Исследование теплопроводности твердых тел стационарным методом плоского слоя. Ляшков В.И. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1 Цель работы
Стационарным методом плоского слоя экспериментально определить величину коэффициента теп-
лопроводности λ, сравнить результаты измерений с данными из литературных источников.
2 ОСНОВЫ ТЕОРИИ
Коэффициент теплопроводности λ представляет собой количество теплоты, передаваемой через
единицу изотермической поверхности внутри твердого тела за единицу времени при температурном на-
поре в один градус на расстоянии в один метр. Это одна из важнейших теплофизических характеристик
материала, определяющая способность тел проводить тепло. Знание величины λ совершенно необходи-
мо при инженерных расчетах процессов теплообмена.
Теоретической основой названного метода является формула для плотности теплового потока, пе-
редаваемого при стационарной теплопроводности плоской стенки с граничными условиями 1-го рода [1
– 3]:
λδ
−
=
/
с2c1
tt
q
,
где q – плотность теплового потока, Вт/м
2
; t
c1
и t
c2
– постоянные температуры на горячей и холодной
сторонах стенки, К; δ – толщина стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности материала стенки,
Вт/(м⋅К).
Выразим из приведенной формулы коэффициент теплопроводности
c2c1
tt
q
−
δ
=λ
. (1)
Теперь видно, что значение λ легко можно получить как результат косвенных измерений, если
опытным путем определить значения всех параметров, входящих в правую часть формулы (1).
Практическая реализация метода может быть весьма разнообразной. В частности, институтом тех-
нической теплофизики академии наук Украины еще в конце 70-х годов ХХ века был разработан и до
настоящего времени серийно выпускается измеритель теплопроводности ИТ-3. Для измерений на нем
из исследуемого материала изготавливают специальный плоский образец в форме диска. Толщину об-
разца δ измеряют с помощью штангенциркуля или микрометра с наибольшей возможной точностью до
начала исследования. Температуры на поверхностях образца измеряются с помощью хромель-
алюмелевых термопар, прижимаемых к поверхностям образца, а передаваемый от плоского электрона-
гревателя удельный тепловой поток q измеряется с помощью специального датчика теплового потока.
Этот датчик вырабатывает ЭДС, величина которой пропорциональна величине q. Специальной калиб-
ровкой датчика для каждого прибора определяется и фиксируется в его паспорте величина коэффици-
ента преобразования K
д
, так что
q = K
д
E
д
,
где Е
д
– ЭДС, развиваемая датчиком теплового потока, мВ.
Измерив термо-ЭДС Е
1
и Е
2
(в мВ) соответствующих термопар, легко определить температуры
t
c1
= K
т
Е
1
и t
c2
= K
т
Е
2
,
где K
т
– коэффициент преобразования термопары, К/мВ.
Таким образом формулу (1) можно представить в виде
)(
21
д
т
д
EE
E
K
K
−
δ=λ
. (2)

Страницы