Теплотехника. Девочкина Л.Н - 15 стр.

                             Лабораторная работа №4
                     Определение коэффициента теплопроводности
                       изоляционного материала методом трубы

    1. Целью работы является углубление знаний по теории теплопроводности, изучение
методики экспериментального определения коэффициента теплопроводности изоляционных
материалов и получение навыков в проведении экспериментальных работ.
    В результате работы должны быть усвоены:
- физическая сущность процесса теплопроводности;
- содержание основного закона теплопроводности и его приложение к телам простой геомет-
рической формы;
- понятие о коэффициенте теплопроводности и методах его определения.

   2. Теоретические основы
    Перенос тепла между частицами в твердом теле, неподвижной жидкости или газе, про-
исходящий под действием разности температур, называется теплопроводностью. Внутрен-
ний механизм теплопроводности объясняется на основе молекулярно-кинетических пред-
ставлений, перенос энергии при этом осуществляется вследствие теплового движения и
энергетического взаимодействия между микрочастицами (молекулами, атомами, электрона-
ми), из которых состоит данное тело.
    Совокупность значений температуры для всех точек пространства в данный момент
времени называется температурным полем. Уравнение t=f(х, у, z, τ) является матема-
тическим выражением такого поля. При этом, если температура не меняется во времени, по-
ле называется установившимся (стационарным).
    Температура может быть функцией одной, двух и трех координат, соответственно этому
поле называется одно-, двух-, трехмерным. Наиболее простой вид имеет уравнение одномер-
ного стационарного температурного поля: t=f(х).
    Самопроизвольно теплота переносится только в сторону убывания температуры. Коли-
чество тепла, переносимое через какую-либо изотермическую поверхность (геометрическое
место точек, имеющих одинаковую температуру) в единицу времени, называется тепловым
потоком Q, Вт. Тепловой поток, отнесенный к единице площади изотермической поверхно-
сти, называется плотностью теплового потока q, Вт/м2.
    Изучая процесс теплопроводности в твердых телах, Фурье экспериментально установил,
что количество переданной теплоты пропорционально падению температуры, времени τ и
площади сечения F, перпендикулярного направлению распространению теплоты. Математи-
ческое выражение этого основного закона теплопроводности - закон Фурье:



где dt / dn = gradt- градиент температуры (предел отношения изменения температуры ∆t к
расстоянию между изотермами по нормали ∆п),



    λ - коэффициент теплопроводности (характеризует способность материала проводить те-
пло и представляет собой количество теплоты, которое проходит в единицу времени через
единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном еди-
нице).
    Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества и в общем
случае зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры. Для веществ,
встречающихся в природе, он изменяется в широких пределах:
    для газов λ=(0,005-0,5) Вт/м*град;