Обработка результатов измерений

1. Для каждого режима определить:

а) электрическую мощность нагрева рабочего участка проволоки

Q _1-2 = I · U Вт,

где I-сила тока, проходящего через рабочий участок проволоки, А; U-падение напряжения на рабочем участке проволоки, В;

б) омическое сопротивление рабочего участка проволоки

R = U / I Ом;

получив значения R, по графику R = f (Т₁), построенному на основании литературных данных /1,7,4/, определяем температуру нагретой поверхности проволоки Т₁, К (см. приложения, рис. П1, рис. П2.);

Таблица 2

№ п/п	R , Ом	T 1 , оК	T 2 , оК	С1 , Вт/м2·К4	e 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9

 

в) температуру поверхности стенки внутреннего сосуда калориметра, окружающего опытную проволоку, охлаждаемого водой Т₂. Принимаем, что всё тепло, выделенное нагретой проволокой при стационарном режиме лучистого теплообмена, отдано через стеклянную стенку охлаждающей воде.

Так как термическое сопротивление теплопроводности тонкой стеклянной стенки мало, то можно считать, что температура окружающей поверхности Т₂ равна средней температуре охлаждающей воды. Тогда температуру Т₂ определяем по формуле

Т₂= ( t _2вых + t _2вх )/2+273,15 К;

г) коэффициент излучения С₁ и степень черноты e ₁ материала исследуемой проволоки

 Вт/м²·К⁴;

e ₁ = С₁ / С_о ,

где С_о = 5,67 Вт/м²·К⁴ - коэффициент излучения абсолютно черного тела; Q _1-2 -результирующий поток излучения, равный электрической мощности нагрева рабочего участка проволоки, Вт; F ₁ = p · d · l - поверхность излучающей проволоки диаметром d =2·10^{-4 м и длиной} l = 0,2 м между токопроводами.

Результаты обработки опытных данных сводятся в табл. 2.

2. По результатам расчетов построить графики зависимости коэффициента излучения и степени черноты поверхности проволоки от температуры поверхности нити T₁  С₁ = f ( T ₁ ) и e ₁ = f ( T ₁ ).

 

Контрольные вопросы

1. Какие длины волн характерны для тепловых лучей? Что такое интегральный лучистый поток и интегральная плотность потока излучения? Какие тела называются абсолютно черными, абсолютно белыми, абсолютно прозрачными?

2. Запишите и объясните закон Стефана-Больцмана для абсолютно черного тела. Что называется коэффициентом излучения абсолютно черного тела?

3. Какие тела называются серыми? Запишите закон Стефана-Больцмана для серого тела. Что называется интегральной степенью черноты тела?

4. Сформулируйте закон Кирхгофа. Объясните связь между интегральной степенью черноты и поглощательной способностью серого тела.

5. Как определяется лучистый тепловой поток между двумя параллельными плоскими стенками? Что такое приведенная степень черноты?

6. Каковы особенности излучения и поглощения энергии газами?

7. Используя результаты обработки измерений, а также справочные данные, приведенные в приложении (табл. П.6), сравнить полученные в лабораторной работе значения степени черноты исследуемого материала с табличными данными.

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

Таблица П.2

Физические свойства сухого воздуха при Р = 1,01·10⁵ Па /5/

t, oC	ρ, кг/м3	Cp, кДж/(кг·К)	λ·102, Вт/(м·К)	а·106, м2/с	μ·105, Па·с	ν·106, м2/с	Pr
0	1,293	1,005	2,442	18,8	1,72	13,28	0,707
10	1,247	1,005	2,515	20,0	1,77	14,16	0,705
20	1,205	1,005	2,593	21,4	1,81	15,06	0,703
30	1,165	1,005	2,675	22,9	1,86	16,00	0,701
40	1,128	1,005	2,756	24,3	1,91	16,96	0,699
50	1,093	1,005	2,826	25,7	1,96	17,95	0,698
60	1,060	1,005	2,896	26,2	2,01	18,97	0,696
70	1,029	1,009	2,966	28,6	2,06	20,09	0,694
80	1,000	1,009	3,047	30,2	2,11	21,09	0,692
90	0,972	1,009	3,128	31,9	2,15	22,10	0,690
100	0,946	1,009	3,210	33,6	2,19	23,13	0,688
120	0,898	1,009	3,338	36,8	2,29	25,45	0,686
140	0,854	1,013	3,489	40,3	2,37	27,80	0,684
160	0,815	1,017	3,640	43,9	2,45	30,09	0,682
180	0,779	1,021	3,780	47,5	2,53	32,49	0,681
200	0,746	1,026	3,931	51,4	2,60	34,85	0,680
250	0,674	1,038	4,268	61,0	2,74	40,61	0,677
300	0,615	1,047	4,606	71,6	2,97	48,33	0,674
350	0,566	1,059	4,910	81,9	3,14	55,46	0,676
400	0,524	1,068	5,210	93,1	3,30	63,09	0,678

 

Таблица П.3

Плотность ρ, теплопроводность λ и теплоёмкость С_Р некоторых материалов /1-3/

Наименование материала	t, oC	ρ, кг/м3	λ, Вт/м·K	СР, кДж/кг·K
Асбест листовой	30	770	0,116	0,818
Асбестовый картон	20	900	0,163	0,816
Бетон с каменным щебнем	0	2000	1,28	0,84
Глина огнеупорная	450	1845	1,04	1,09
Кирпич силикатный	0	1900	0,81	0,84
Накипь котельная	100	1000-2700	0,13-3,14	-
Ламповая сажа	40	165	0,07-0,12	-
Оргстекло	20	1180	0,184	1,43
Пенопласт	30	200	0,058	-
Стекло обыкновенное	20	2500	0,74	0,67
Стеклотекстолит	20	1650	0,459	1,64
Слюда	20	2900	0,520	0,879
Текстолит	20	1300-1400	0,23-0,34	1,46-1,51
Фторопласт	20	2150	0,247	1,05
Эбонит	20	1200	0,157-0,17	-

Таблица П.4

Значения коэффициентов а и b в уравнении (1.1 )
 для различных технических материалов /1, 2/

Наименование материала	t, oC	ρ, кг/м3	а, Вт/(м·К)	b·104, Вт/(м·К2)
Асбест	700	500	0,107	1,90
Асбестовый картон	20	900	0,157	1,40
Асбослюда	600	600	0,120	1,48
Кирпич диатомитовый	850	550	0,113	2,30
Кирпич шамотный	1400	1850	0,840	6,00
Ньювель	350	450	0,87	0,64
Совелит	450	500	0,09	0,87
Сталь 15	600	7800	58,7	- 423
Сталь нержавеющая Х18Н10Т	600	7950	14,4	160
Латунь (67% Сu, 33% Zn)	600	8500	101	1650
Медь (99,9%)	800	8900	392	- 685

 

Таблица П.5

Физические свойства двух- и трехатомных газов при Р = 1,01·10⁵ Па /6/

t, oC	ρ, кг/м3	Cp, кДж/(кг·К)	λ·102, Вт/(м·К)	а·106, м2/с	ν·106, м2/с	Pr
Двуокись углерода
0	1,977	0,8146	1,465		7,09	0,780
100	1,447	0,9134	2,279		12,6	0,733
200	1,143	0,9925	3,093		19,2	0,715
300	0,944	1,056	3,907		27,3	0,712
400	0,802	1,110	4,721		36,7	0,709
Азот
0	1,250	1,030	2,430		13,3	0,705
100	0,916	1,033	3,151		22,5	0,678
200	0,723	1,043	3,849		33,6	0,656
300	0,597	1,060	4,488		46,4	0,652
400	0,508	1,082	5,070		60,9	0,659
Водород
0	0,0899	14,067	17,21		93,0	0,688
100	0,0657	14,445	21,98		157,0	0,677
200	0,0519	14,501	26,39		233,0	0,666
300	0,0428	14,530	30,70		323,0	0,655
400	0,0364	14,578	34,77		423,0	0,644

 

Таблица П.6 /1-3/

Степень черноты полного излучения для различных материалов

Материал и характер поверхности	t, oC	ε
Алюминий полированный Алюминий с шероховатой поверхностью	50-500 20-50	0,04-0,06 0,06-0,07
Асбестовый картон	24	0,96
Вольфрам Вольфрам Вольфрам Вольфрамовая нить	200 600-1000 1500-2200 3300	0,05 0,1-0,16 0,24-0,31 0,39
Вода	0-100	0,95-0,963
Графит искусственный	950-2800	0,77-0,83
Ламповая сажа, слой 0,075 мм и толще	40-370	0,95
Масляные краски различных цветов	100	0,92-0,96
Медь Медь полированная Медь окисленная при 600 оС	27-827 80-115 200- 600	0,023-0,061 0,018-0,023 0,57-0,87
Молибден Молибденовая нить	1500-2200 700-2500	0,19-0,26 0,1-0,3
Нихром	124-1034	0,64-0,76
Нихромовая проволока чистая	50	0,65
Сталь листовая шлифованная Сталь окисленная при 600 оС Сталь окисленная, шероховатая	940-1100 200-600 40-370	0,52-0,61 0,79 0,94-0,97
Шамотный кирпич глазурованный Красный кирпич шероховатый	1100 20	0,75 0,93
Хром Хром полированный	38-538 500-1000	0,08-0,26 0,28-0,38
Угольная нить	1000-1400	0,526-0,53

 

Рис. П1. Зависимость сопротивления графитовой нити от температуры её поверхности

 

Рис. П2. Зависимость сопротивления вольфрамовой нити от температуры её поверхности

Рекомендуемая литература

 

1. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов тепломассообмена / В.А. Осипова. - М.: Энергия, 1979.- 320 с.

2. Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. – М.: Энергия, 1977.- 343 с.

3. Исаченко В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Суко­мел. - М.: Энергия, 1975.- 486 с.

4. Солодов А.П. Практикум по теплопередаче / под ред. А.П. Солодова. –М.: Энергоатомиздат, 1986.- 296 с.

5. Селин В.В. Теплотехника / В.В. Селин.- Калининград: ОГУП «Калининград. кн. изд-во», 2001.-381 с.

6. Теплофизические свойства веществ: справочник / под ред. Н.Б. Варгафтика.- М. - Л.: Госэнергоиздат, 1956. – 367 с.

7. Тепло - и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник /

под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. - М.: Энергия, 1982. – 512 с.

 

⇐ Предыдущая567891011121314

Поделиться: