Лабораторная работа: Освоение одного из методов определения теплопроводности теплоизоляционных материалов (стр. 2 )

строительных теплоизоляционных и других материалов.

Таблица 3.

Материал	r	t*	λ	с
Единицы измерений	кг/м3	°C	Вт/(м×К)
1	2	3	4	5
Асбест распушенный:
3-й сорт	340	-	0,087+0,24×10-3t	0,816
6-й сорт	650	-	0,11+0,19×10-3t	0,816
Асбестовый картон	900	-	0,16-0,17×10-3t	0,816
Асбестовый шнур	800	-	0,13-0,15×10-3t	0,816
Асбошифер:
с высоким содержанием асбеста	1800	20	0,17 - 0,35	-
с% асбеста (сухой)	1800	20	0,64 - 0,52	-
Шлакобетон	1500	0	0,7	0,8
Бумага обыкновенная	-	20	0,14	1,51
Вата хлопчатобумажная	80	30	0,042	-
Гипс (формованный сухой)	1250	20	0,43	0,8-0,92
Глина		20	0,9 - 0,7	0,84
Глина огнеупорная	1845	450	1,04	1,09
Гравий	1840	20	0,36	-
Дерево:
дуб поперек волокон	825	0-15	0,20 - 0,21	2,39
дуб вдоль волокон	819	12-50	0,35 - 0,43	2,39
сосна поперек волокон	546	0-50	0,14 - 0,16	2,72
сосна вдоль волокон	-	20-25	0,35 - 0,72	2,72
Картон	-	20	0,14 - 0,35	1,51
Кирпич:
красный машин. формовки	1800	0	0,77	0,88
красный ручной формовки	1700	0	0,7	0,88
силикатный	1900	0	0,81	0,84

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные положения

Схема и описание установки7

Расчетные формулы и расчеты

Порядок выполнения работы

Контрольные вопросы

Содержание отчета

Библиографический список3

Приложение

Рис. 1. Изотермы температурного поля, градиент температуры,

тепловой поток:

а) положение нормали и направление градиента температуры и

теплового потока; б) n – нормаль к изотермной поверхности,

элемент теплового потока , – удельный тепловой поток.

Количество теплоты – , Дж; тепловой поток , Вт - количество теплоты, проходящее в единицу времени через всю поверхность; удельный тепловой поток (плотность теплового потока) , − количество теплоты, проходящее в единицу времени через единицу площади изотермной поверхности.

Перенос теплоты теплопроводностью выражается основным законом теплопроводности - эмпирическим законом Фурье, согласно которому вектор удельного теплового потока прямо пропорционален градиенту температуры

.

Знак «минус» в уравнении показывает, что направление удельного теплового потока противоположно направлению градиента температуры.

Коэффициент пропорциональности в уравнении характеризует способность тел проводить теплоту и называется теплопроводность (коэффициент теплопроводности).

Следует заметить, что под понятием «теплопроводность» понимают один из способов теплообмена и, как в данном случае, физическую величину, характеризующую вещество и имеющую свою размерность.

Количественно теплопроводность – тепловой поток (Вт), проходящий через единицу поверхности (м2) при единичном градиенте температур (1К/м), и имеет размерность .

Теплопроводность (коэффициент теплопроводности) – физическая характеристика, зависящая от химического состава и физического строения вещества, его температуры, влажности и ряда других факторов. Теплопроводности имеет максимальные численные значения для чистых металлов и минимальные для газов.

Теплоизоляционные материалы. К числу теплоизоляционных материалов могут быть отнесены все строительные материалы, обладающие низкой теплопроводностью (менее при ).

Теплоизоляционные материалы могут быть неорганического происхождения (асбест, шлаки, глины, пески, минералы и т. д.), органического (шерсть, хлопок, дерево, кожа, резина, текстолит и т. д.) и смешанными, т. е. состоящими одновременно из органических и неорганических веществ. Материалы органического происхождения используют в области температур, не превышающих +150°С. Для более высоких температур применяются материалы неорганического происхождения.

Теплопроводность твердых теплоизоляционных материалов, как правило, определяется их пористостью (т. е. общим объемом газовых включений, отнесенным к единице объема изоляционного материала), размером пор и влажностью (для тех материалов, которые могут быть влажными). С увеличением влажности теплопроводность увеличивается. Теплопроводность пористых тел сильно возрастает с температурой; при температурах более 1300°С тепловые изоляторы становятся проводниками теплоты. Сплошные диэлектрические материалы, например стекло, имеют более высокую теплопроводность по сравнению с пористыми материалами.

Установлено также, что, как правило, чем выше плотность материала, тем больше его теплопроводность.

Однослойная цилиндрическая стенка (трубка) при . Рассмотрим цилиндрическую стенку (трубку) длиной l м с внутренним и внешним радиусами (рис. 2), - толщина стенки.

Заданы температуры внутренней и наружной поверхностей стенки. Условием одномерности теплового потока будет условие , откуда следует .

Запишем математическую формулировку поставленной проблемы.

В рассматриваемом случае дифференциальное уравнение теплопроводности удобнее записывать в цилиндрических координатах. При заданных условиях температура изменяется только в радиальном направлении и температурное поле будет одномерным.

6. Таблицы экспериментально замеренных и вычисленных величин.

7. Экспериментальное уравнение зависимости теплопроводности от температуры.

8. Выводы.

Библиографический список

1. , Теоретические основы теплотехники. – М.: Изд-во МЭИ, 20с.

2. Мазур Л. Техническая термодинамика и теплотехника. - М.: ГЭОЭР-МЕД, 20с.

3. Теория тепломассообмена. Учебник для технических университетов и вузов / , , и др.; Под ред. – 2-е изд., испр. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. , 19с.

4. , М. Техническая термодинамика. - М.: Высшая школа, 20с.