6. Обробка результатів досліду

6.1. Кількість тепла, що передається через пластину за одиницю часу, розраховується за формулою:

, Вт.

6.2. Питомий тепловий потік визначається за виразом:

q= , Вт/м².

де – площа поверхні робочої дільниці пластин, м².

6.3. Середня різниця температур між поверхнями пластин:

К, К,

де ,середня температура на внутрішній поверхні пластин, °С;

; ,середня температура на зовнішніх поверхнях пластин, °С.

6.4. Термічний опір пластини

, м² К/ Вт.

6.5. Коефіцієнт теплопровідності,

, Вт/(м К).

7. Складання звіту

Провести розрахунки табл. 7.

Побудувати графік залежності, для теплової ізоляції пінопласт та цегла. Зрівняти одержані по теплопровідності з приведеними в табл. 8.

Висновки по лабораторній роботі записати у короткій формі.

Таблиця 7

Розрахункова таблиця

№ пп	Формула	Режими
		1	2	3	4	5	6	7	8
1	, Вт
2	q= , Вт/м^2
3	,°С
4	,°С
5	,°С
6	Пінопласт К
7	Цегла К
8	Пінопласт , м^2 К/ В
9	Пінопласт , Вт/м К
10	Цегла , м^2 К/ В
11	Цегла , Вт/м К

Таблиця 8

Коефіцієнти теплопровідності деяких матеріалів при 0…100⁰С

Матеріал	Щільність (для сипучих насипна щільність) кг/ м^3	Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м∙К)
1	2	3
Азбест	600	0,151
Бетон	2300	1,28
Вініпласт	1380	0,163
Войлок шерстяний	300	0,047
Дерево поперек волокон	600	0,140 – 0,174
Кладка з звичайної цегли	600-1700	0,384 – 0,698 – 0,814
Кладка з вогнестійкої цегли	1840	1,05 (при 800 – 1100 °С)
Кладка з ізоляційної цегли	600	0,116 – 0,209
1	2	3
Фарба масляна	-	0,233
Лід	920	2,33
Литво кам'яне	3000	0,698
Магнезія в порошку	216	0,070
Накип, водяний камінь	-	1,163 – 3,49
Опилки з дерева	230	0,070 – 0,093
Пінопласт	30	0,047
Пісок сухий	1500	0,349 – 0,814
Пробкова крихта	160	0,047
Іржа	-	1,16
Совеліт	450	0,098
Вода	~ 1000	~ 0,6
Скло	2500	0,698 – 0,814
Скляна вата	200	0,035 – 0,070
Текстоліт	1380	0,244
Торфоплити	220	0,064
Фаоліт	1730	0,419
Шлакова вата	250	0,076
Емаль	2350	0,872 – 1,163
Алюміній	2700	203,5
Бронза	8000	64
Латунь	8500	93
Мідь	8800	384
Свинець	11400	34,9
Сталь	7850	46,5
Сталь нержавіюча	7900	17,5
Чавун	7500	46,5 - 93
Солома	25	0,04
Зерно пшениці	600
Повітря	1,2	0,02
Земля	900-1400

Контрольні питання

1. Сформулюйте закон теплопровідності Фур'є.

2. Дайте визначення питомого теплового потоку.

3. Як розподіляється температура всередині плоскої стінки?

4. Наведіть приклади позитивних та негативних ефектів, пов'язаних з явищем теплопровідності в сільському господарстві.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ТЕПЛОВІДДАЧІ В НЕОБМЕЖЕНОМУ ПРОСТОРІ

1. Призначення роботи.

Вивчення методики розрахунку процесу тепловіддачі в необмеженому просторі.

Вивчення методики експериментального визначення коефіцієнта тепловіддачі від вертикально розташованої труби.

2. Завдання

Встановити числове значення коефіцієнта тепловіддачі у вільному повітряному просторі навколо вертикально розташованої труби.

Встановити характер зміни коефіцієнта тепловіддачі впродовж вертикально розташованої труби.

Скласти звіт.

3. Теоретичні основи

Рух рідини, що виникає внаслідок різниці густин нагрітих і холодних об'ємів цієї рідини, називається вільним.

Умови виникнення і розвитку такого руху у даному випадку є такі. Рідина від дотику із гарячою поверхнею нагрівається і розширюється. Тоді в зв'язку з різницею густин нагрітих і холодних об'ємів виникає під'ємна сила, під дією якої нагріта рідина піднімається вверх (спливає). На її місце надходить холодна рідина, яка також нагрівається і рухається вгору. Якщо поверхня холодніша за рідину, тоді від дотику з нею повітря охолоджується і опускається вниз.

Таким чином, вільний рух рідини визначається наявністю теплообміну. Чим більше передається теплоти, тобто чим інтенсивніший теплообмін, тим інтенсивніший і рух. Так як кількість переданого тепла пропорціональна поверхні тіла і різниці температур поверхні та рідини, то вільний рух рідини визначається також і цими факторами.

Від температурного напору залежить різниця густин і під'ємна сила, а від поверхні – зона розповсюдження процесу. В залежності від значення і співвідношення цих величин характер руху рідини буває різним. В зальному випадку при вільному русі рідини розрізняють три режими – ламінарний, перехідний (локоновидний) і турбулентний (вихровий).

Поява того чи іншого режиму визначається температурним напором . При < 15 °С переважає ламінарний режим, при > 15 °С – вихровий. На нижній ділянці труби ламінарний режим зберігається і при великих температурних напорах.

Картина вільного руху впродовж вертикальної труби однакова, однакова також і для похилої труби, вертикальної стінки, різних тіл овальної форми. В розвитку процесу вільного руху рідини форма тіла грає другорядне значення. При цьому більше значення має довжина поверхні, впродовж якої рухається нагріта рідина.

Для тонкого циліндру d = 0,2 ... 1 мм розвиток вільного руху рідини дещо інший. Так як поверхня тіла мала, то і кількість теплоти, яка передається, незначна. Тому тут ламінарний режим руху зберігається і при великих температурних напорах. Навколо тонкого циліндру утворюється майже нерухома плівка рідини.

Картина вільного руху рідини справедлива для будь-якої рідини або газу.

Критеріями, що визначають ці процеси являються критерій Прандтля та критерій Грасгоффа:

v / а ;

Дослідження процесу тепловіддачі для тіл різної форми при вільному русі рідини в необмеженому просторі зводиться до визначення функціональної залежності критерію Нусельта:

Значення коефіцієнтів С та показника n залежить від числового значення комплексу ( ) і не залежить від форми тіла. Значення коефіцієнтів С та показник n визначаються за табл. 9.

Таблиця 9

Значення коефіцієнтів

Ділянки		С	n
1	Від 0 до 1*10^-3	0,50	0
2	Від 1*10^-3до 5*10^2	1,18	0,125
3	Від 5*10^2до 2*10^7	0,54	0,25
4	Від 2*10^7до 1*10^13	0,135	0,333