Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ. Измерение коэффициента теплопроводности воздуха методом НАГРЕТОЙ НИТИ





Измерение коэффициента теплопроводности воздуха методом НАГРЕТОЙ НИТИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Экспериментальное определение коэффициента тепло-проводности воздуха, находящегося вокруг нагретой элек-трическим током нити. В работе определяется электричес-кая мощность, выделяемая в нити и температура нити.

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

 

Тела, находящиеся при различных температурах, могут обмениваться внутренней энергией. Перенос энергии, теп-лообмен – это самопроизвольный, необратимый процесс распространения тепла в пространстве, обусловленный раз-ностью температур.

Различаются три основных способа переноса тепла.

1. Теплопроводность – перенос, обусловленный взаимо-действием микрочастиц соприкасающихся тел, имеющих равную температуру.

2. Конвекция – перенос вследствие пространственного перемещения вещества.

3. Теплововое излучение – перенос посредством электро-магнитного поля с двойным взаимным превращением теп-лоты в энергию поля и наоборот.

В реальных тепловых процессах, как правило, перенос тепла осуществляется одновременно тремя способами. В данной работе изучается первый из них.

При отсутствии конвекции (макроскопического пере-мешивания теплых и холодных масс воздуха) перенос тепла происходит благодаря теплопроводности, связанной с теп-ловым движением молекул. Молекулы при этом обме-ниваются энергией, поэтому в основе теплопроводности ле-жит процесс переноса энергии. Поток тепла при этом оп-ределяется градиентом температуры:

 

, (2.4.1)

 

где – мощность, пересекающая воображаемую площадку , установленную перпендикулярно тепловому потоку;

– координата, вдоль которой направлен градиент тем-пературы ;

– коэффициент теплопроводности.

Рассмотрим случай, когда поток тепла направлен от нагретой нити к стенкам внешней цилиндрической оболоч-ки (рис. 2.4.1)

При нагревании нити вдоль ра-диуса трубки создается градиент температуры. Площадь, через кото-рую передается тепло, равна пло-щади поверхности цилиндра, ко-аксиального с нагретой нитью. При этом поток тепла через любую промежуточную цилиндри-ческую оболочку радиуса () и площадью можно определить, пренебрегая утечками тепла через тор-цы цилиндра:

, (2.4.2)

 

где – длина цилиндра радиуса ,

– интервал времени

Из (2.4.2) получим выражение для мощности теплого по-тока через внутреннюю цилиндрическую поверхность труб-ки радиуса . По определению, мощность теплого потока:

.

 

Полученное дифференциальное уравнение решим мето-дом разделения переменных:

 

.

 

Поскольку , проинтегрируем левую часть от ра-диуса нити до радиуса трубки , а правую – от темпе-ратуры нити до температуры стенок трубки . С учетом знаков получим:

 

, ,

 

. (2.4.3)

 

Опыт проводится при постоянной температуре трубки, равной . При этом увеличение электрической мощности, выделяемой в нити, на величину приводит к воз-растанию ее температуры на . Поэтому из (2.4.3) сле-дует

 

. (2.4.4)

 

Так как вблизи нити теплопроводность воздуха опреде-ляется температурой нити, то в (2.4.4) величина относится к температуре . При возрастании температуры нити на дополнительный перенос мощности на от нити к стенки трубки определяется только теплопровод-ностью слоя воздуха в близи нити. Из соотношения (2.4.4) получим

(2.4.5)

 

Для определения производной необходимо знать зависи-мость , которую находят по экспериментальным данным.

Мощность теплового потока находится по нап-ряжению , измеренному на нити, и току , теку-щему через образцовое сопротивление и нить. Для оп-ределения тока измеряется напряжение на образцовом со-противлении . Температура нити определяется из отно-шения

 

, (2.4.6)

 

где – сопротивление нити при , Ом;

– сопротивление нити при температуре опыта, Ом;

– температурный коэффициент сопротивления мате-риала нити, .

Формула (2.4.5) позволяет по найденной эксперимен-тальной зависимости определить .








Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 463. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...


Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...


Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...


Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Алгоритм выполнения манипуляции Приемы наружного акушерского исследования. Приемы Леопольда – Левицкого. Цель...

ИГРЫ НА ТАКТИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Методические рекомендации по проведению игр на тактильное взаимодействие...

Реформы П.А.Столыпина Сегодня уже никто не сомневается в том, что экономическая политика П...

Вопрос. Отличие деятельности человека от поведения животных главные отличия деятельности человека от активности животных сводятся к следующему: 1...

Расчет концентрации титрованных растворов с помощью поправочного коэффициента При выполнении серийных анализов ГОСТ или ведомственная инструкция обычно предусматривают применение раствора заданной концентрации или заданного титра...

Психолого-педагогическая характеристика студенческой группы   Характеристика группы составляется по 407 группе очного отделения зооинженерного факультета, бакалавриата по направлению «Биология» РГАУ-МСХА имени К...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия