![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Определение коэффициента температуропроводности методом регулярного режима
В п. 3.12 отмечалось, что методы определения термических характеристик делятся на стационарные и нестационарные. Метод регулярного режима относится к нестационарным. Понятие регулярного режима было введено Г. М. Кондратьевым при изучении теплообмена тел в среде с постоянной температурой. Установлено, что процесс охлаждения однородного и изотропного тела различной геометрической формы можно разделить на три стадии (рис. 3.5). Первая стадия режима охлаждения — неупорядоченная стадия (скорость измерения температуры внутри тела зависит от вида начального распределения температуры). Вторая стадия (регулярный режим) — процесс охлаждения — определяется условиями на границе тела и окружающей его среды, физическими свойствами тела, его геометрической формой и размерами. На третьей стадии (стационарный режим) температура во всех точках тела равна температуре окружающей среды. Процесс охлаждения тела при регулярном режиме может быть описан формулой
Рис. 3.5. График определения темпа охлаждения тела [8] I, II, III — стадии охлаждения тела. Из формулы (3.49) видим, что температура тела убывает во времени по экспоненциальному закону. Продифференцируем выражение (3.49) по времени, получим
Решив совместно (3.50) и (3.49), найдем
или, разделив переменные,
(3.53)
При наступлении регулярного режима темп охлаждения не зависит ни от координат, ни от времени и является величиной постоянной для всех точек тела. Установлено также, что если коэффициент теплоотдачи a → ∞, то имеет место соотношение a = ki m, (3.54) где a — коэффициент температуропроводности; ki — коэффициент пропорциональности (коэффициент формы), определяемый формой и геометрическими размерами тела. Этот коэффициент для различной формы тел можно рассчитать по формулам. Например: для шара k1 = 1/(π / R)2, (3.55) для цилиндра конечной длины k2 = 1/[(2, 405/ R)2 + (π / l)2], (3.56) для параллелепипеда k3 = 1/[(π / l 1)2 + (π / l 2)2 + (π / l 3)2], (3.57) где R — радиус шара или цилиндра; l — длина цилиндра; l 1, l 2, l 3 — длина сторон параллелепипеда. Рис. 3.6. Схема установки для определения коэффициента температуропроводности [8]
Решив совместно уравнения (3.54) и (3.53), найдем
Схема экспериментальной установки для определения коэффициента температуропроводности приведена на рис.3.6. Она состоит из сосуда с водой 1, где происходит процесс охлаждения тела 2, помещенного в шаровой сосуд из теплопроводного материала (меди) и нагретого предварительно в термостате, термопары 3, один спай которой помещен внутрь исследуемого тела, а второй находится в охлаждающей жидкости, мешалки 4.
|