Обработка результатов экспериментального исследования

Значения коэффициентов теплопроводности теплоизоляционного материала определяется экспериментально при различных температурах. Проводится не менее трех опытов. После этого находится зависимость значений от температуры.

При проведении эксперимента задаются значениями напряжения и силы тока в электронагревателе.

Пример данных эксперимента приведен в табл. 3.

Таблица 3

Опытные данные по исследованию коэффициента теплопроводности

Исследуемый материал – совелит.

№№пп	Измеряемая величина		№ опыта
			1	2	3	4	5
1	Сила тока I,А		0,33	0,41	0,52	0,64	0,84
2	Напряжение U,В		50	63	81	102	138
3	Температура на по- верхности изоляции	внутри tс1,^оС	49,4	63,7	84,9	111,9	161,1
4		снаружи tс2,^оС	30,3	35,1	43,0	53,3	73,0

Последовательность обработки опытных данных и расчет значения коэффициента теплопроводности λ приводится для данных второго опыта. Тепловой поток, передаваемый теплопроводностью через слой совелита, определяется по закону Джоуля-Ленца:

Q = U∙I=63∙0,41=25,83 Вт. (24)

Средняя температура слоя совелита:

t = == 49,4^оС.(25)

Коэффициент теплопроводности совелита при средней температуре:

λ_оп = ==0,132 Вт/(м.К). (26)

Теоретическое значение коэффициента теплопроводности совелита при температуре t = 49,4 ^оС:

_т=0,09 + 8710^-549,4 = 0,133Вт/(м.К). (27)

Относительное расхождение опытного и расчетного значений коэффициентов теплопроводности составляет:

= 0,75 %. (28)

Аналогичный расчет проводится и по другим опытам.

Результаты расчетов должны быть представлены в табл. 4.

Таблица 4

Опытные данные по исследованию коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала

Исследуемый материал – совелит.

№№пп	Параметр	№ опыта
		1	2	3	4	5
1	Внутренний слоя изоляции d1,мм	20
2	Наружный слоя изоляции d2,мм	50
3	Тепловой поток Q,Вт	16,5	25,83	42,12	65,28	115,9
4	Средняя температура слоя изоляции t, ^оС	39,9	49,4	64,0	82,6	117,1
5	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м.К	0,126	0,132	0,147	0,163	0,192
6	Температурный коэффициент b,Вт/(м.^оС^2)	0,00084

По результатам расчетов строится в масштабе график зависимости коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала от средней температуры. Графически, или с использованием математических методов определяется коэффициентb, характеризующий влияние температуры на теплопроводность материала. При обработке опытных данных следует использовать линейную зависимость (7).

Как видно из данных табл. 4 и рис. 3, полученные значения коэффициента теплопроводности совелита хорошо согласуются с теоретическими значениями. В исследуемом диапазоне температур наблюдается увеличение значений коэффициента теплопроводности совелита.

Рис. 4. Температурная зависимость коэффициента теплопроводности совелита

Увеличение численных значений коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов с ростом температуры объясняется повышением значений коэффициента теплопроводности воздуха, заполняющего поровое пространство.