Лабораторная работа: Освоение одного из методов определения теплопроводности теплоизоляционных материалов (стр. 1 )

1	2	3	4	5
Карболит черный	1150	50	0,231	-
Кожа	-	20	0,14 - 0,16	-
Льняная ткань	-	-	0,088	-
Мел	2000	50	0,9	0,88
Мрамор	2800	0	3,5	0,92
Песок речной мелкий (сухой)	1520		0,30 - 0,38	0,8
Песок речной мелкий (влажный)	1650	20	1,13	2,09
Плексиглас	-	20	0,184	-
Резина:
твердая обыкновенная	1200		0,,160	1,38
мягкая	-	20	0,13 - 0,16	1,38
Слюда (поперек слоев)	2	20	0,46 - 0,58	-
Стекло:
зеркальное обыкновенное	2 550		0,78 - 0,88	0,779
обыкновенное	2500	20	0,74	0,67
кварцевое	-	400	1,76	-
то же	-	800	2,4	-
то же	-	1200	3,05	-
Стеклянная вата		88	0,,059	-
Текстолит	1	20	0,23 - 0,34	1,46 - 1,51
Фарфор	2400	95	1,04	1,09
Фибролит		80	0,,128	-
Целлулоид	1400	30	0,21	-
Шелк	100	0 - 93	0,,06	-
Эбонит	1200	20	0,,17	-
Штукатурка:
известковая	1600	0	0,7	0,84
цементно-песчаная	1800	0	1,2	0,84
Фанера клееная	600	0	0,15	2,51

t*, °C - температура, для которой даны свойства.

Цель работы. Освоение одного из методов определения теплопроводности теплоизоляционных материалов (метод цилиндрического слоя) на имитационной компьютерной модели лабораторной установки и закрепление основных понятий и знаний по теории теплопроводности.

Основные положения

Теплота является наиболее универсальной формой передачи энергии, возникающей в результате молекулярно-кинетического (теплового) движения микрочастиц - молекул, атомов, электронов.

Универсальность тепловой энергии состоит в том, что любая форма энергии (механическая, химическая, электрическая, ядерная и т. п.) трансформируется, в конечном итоге, либо частично, либо полностью в тепловое движение молекул (теплоту). Различные тела могут обмениваться внутренней энергией в форме теплоты, что количественно выражается первым законом термодинамики. Теплообмен возможен лишь при наличии разности температур контактирующих сред (или в самой среде).

Теплообмен − это самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным температурным полем.

Температурным полем называют совокупность значений температуры во всех точках рассматриваемого пространства. Поскольку температура − скалярная величина, то температурное поле − скалярное поле.

В общем случае перенос теплоты может вызываться неоднородностью полей других физических величин (например, диффузионный перенос теплоты за счет разности концентраций и др.)

В зависимости от характера теплового движения различают следующие виды теплообмена.

Теплопроводность – молекулярный перенос теплоты в среде с неоднородным распределением температуры посредством теплового движения микрочастиц.

Конвекция − перенос теплоты в подвижной среде с неоднородным распределением температуры и при движении среды.

Теплообмен излучением − теплообмен, включающий переход внутренней энергии тела (вещества) в энергию излучения, перенос излучения,

преобразование энергии излучения во внутреннюю энергию другого тела (вещества).

В зависимости от времени теплообмен может быть:

стационарным (или установившемся), если температурное поле не зависит от времени;

нестационарным (или неустановившемся), если температурное поле меняется во времени.

Для количественного описания процесса теплообмена используют следующие величины:

Температура Т в данной точке тела. Температура осредненная по поверхности, по объему, по массе тела.

Изотермная поверхность – это поверхность равной температуры. При пересечении изотермной поверхности плоскостью получаем на этой плоскости изотерму − линию постоянной температуры.

Перепад температур ∆Τ − разность температур между двумя точками одного тела, двумя изотермными поверхностями, поверхностью и окружающей средой, двумя телами. Перепад температуры вдоль изотермы равен нулю. Наибольший перепад температуры происходит по направлению нормали к изотермной поверхности.

Интенсивность температурного поля характеризуется изменением температуры на единицу длины .

Наибольшая интенсивность температурного поля наблюдается в направлении нормали к изотермной поверхности.

Возрастание температуры по нормали к изотермной поверхности характеризуется градиентом температуры.

Средний градиент температуры − отношение перепада температур между двумя изотермными поверхностями ∆Τ к расстоянию между ними ∆n, измеренному по нормали n к этим поверхностям в сторону возрастания температуры (рис. 1).

Истинный градиент температуры - получается из среднего градиента температуры при условии , или это есть вектор направленный по нормали к изотермной поверхности в сторону возрастания температуры, численно равный первой производной температуры по этой нормали

.

Приложение

Плотность r, теплопроводность λ и удельная теплоемкость с