close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

lab 2 5

код для вставкиСкачать
КОМИТЕТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет
Кафедра "Холодильная техника, кондиционирование и теплотехника"
Цикл "Теплотехники и гидравлики"
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 2.5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ТЕЛА ПРИ ИЗЛУЧЕНИИ
(наименование)
Выполнил: Принял:
"__" __________ 200__ г. "__" ___________ 200__ г.
Владивосток
2.5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ТЕЛА ПРИ ИЗЛУЧЕНИИ
Цель работы: экспериментально определить степень черноты металлической поверхности и получить навыки в расчетах теплообмена между телами при тепловом излучении. ОСНОВЫ ТЕОРИИ
Степенью черноты тела  называют отношение плотности теплового потока собственного излучения тела к плотности теплового потока собственного излучения абсолютно черного тела при одинаковой температуре. Степень черноты зависит от состояния поверхности (шероховатостьи, наличия окисных пленок ) и от оптических свойств тела. Для некоторых металлов значения  приведены в таблице 1. Таблица 1
Степень черноты металлов
МеталлМеталлСталь окисленная шероховатая
0,94 - 0,97Окись железа0,85 - 0,95Сталь окисленная при нагреве
0,80Чугун окисленный при нагреве
0,64 - 0,78Сталь с блестящим слоем окиси0,82Латунь окисленная0,59 - 0,61Алюминий шероховатый0,055Медь окисленная0,57 - 0,76Алюминий окисленный при нагреве
0,11 - 0,19Свинец окисленный
0,63
Тепловой поток результирующего излучения для тела, находящегося в неограниченном объеме, рассчитывают по уравнению, полученному на основании закона Стефана-Больцмана:
(1)
где  - степень черноты тела; с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела (с0= 5,67 Вт/(м2 К4) ); T - абсолютная температура тела, К; T0 - абсолютная температура окружающей среды, К; F - площадь излучающей поверхности, м2. Теплота, выделяемая электрическим нагревателем экспериментальной установки, передается в окружающую среду за счет излучения с поверхности диска ( Qизл ) и путем конвективной теплоотдачи от самого диска и тепловой изоляции ( Qконв ). Таким образом, полный тепловой поток (Qполн) определяют как сумму тепловых потоков, обусловленных вышеперечисленными механизмами переноса теплоты (2)
Если температуры двух тел имеют одинаковое значение, а сами тела находятся в равных условиях и имеют одинаковые форму и размеры, то конвективные составляющие тепловых потоков у них будут также равными, т.е.
(3)
При соблюдении вышеупомянутого условия разность между полными тепловыми потоками от двух сравниваемых тел будет равна разности
между тепловыми потоками, передаваемыми излучением с их поверхности (4)
Данное выражение с помощью уравнения (1) преобразуют к виду
(5)
Уравнение (5) является основой метода определения степени черноты испытуемого материала по известному значению степени черноты образца. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Основным элементом установки ( см. рис.1 ) является стальной
диск 3 с электрическим нагревателем 2. Диаметр диска ( d ) и его
теплоизлучающая поверхность ( F ) составляют: d = 0,178 м; F = 0,0249 м2 .
Рис.1. Схема экспериментальной установки
Напряжение, подаваемое к нагревателю, регулируют с помощью трансформатора 4 и измеряют вольтметром 5. Ваттметром 6 определяют его мощность.
В центре нагревателя имеется стержень, на который надевают диск из исследуемого материала ( алюминиевый диск ). Для измерения температуры используют контактную термопару 7 с ручным держателем. Ее показания фиксируют микроамперметром 8. Цена деления - указана на приборе. Измерения температур производят при плотном контакте спая термопары с металлом в углублениях, имеющихся на излучающей поверхности. Измерения температур проводят тщательно в шести точках, расположенных на одном диаметре. Это позволяет определить среднюю температуру излучающей поверхности. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ
При проведении опытов соблюдайте осторожность! Температура излучающего диска составляет (200-250) оС. 1. Надеть на основной ( стальной ) излучатель алюминиевый диск 1 и плотно закрепите его. Включить трансформатор в электрическую цепь и установить напряжение 100 вольт. 2. Выдержать излучатель с алюминиевым диском в течение (20-25) минут для обеспечения установившегося ( стационарного ) режима и зарегистрировать параметры процесса теплопереноса:
Q(2) полн- полный тепловой поток ( мощность нагревателя ), Вт; U(2) - напряжение в цепи нагревателя, В; T(2) - среднюю абсолютную температуру поверхности алюминиевого диска, К ; T0 - абсолютную температуру воздуха в лаборатории, К. Для определения средней абсолютной температуры поверхности диска необходимо измерить с помощью контактной термопары температуры в шести точках и определить среднее арифметическое значение. Следует обратить внимание на то, что микроамперметр, присоединенный к термопаре, регистрирует (с учетом цены деления) разность температур между горячим и холодным спаями термопары в градусах. Перед началом измерений температур получите консультацию у лаборанта. 3. Отключить электропитание от установки. Снять алюминиевый диск, соблюдая при этом осторожность (температура диска достаточно высокая ) и уложите его на теплоизолирующую подкладку. 4. Включить электропитание. Установить с помощью трансформатора напряжение 110 В и дождаться наступления установившегося режима (ориентировочно он наступит через (12-15) минут ). Выполнить измерения полного теплового потока (Q(1)полн1), напряжения(U(1)1) и средней температуры поверхности (T(1)1). 5. Установить напряжение 120 В и выдержать установку в указанном режиме (15-17) минут. Зафиксировать параметры этого режима: Q(1)полн2, U(1)2, T(1)2.
6. Отключить трансформатор от электрической сети и приступить к расчетам. 7. Определить полный тепловой поток проходящий через стальной диск при условии, что температура стального и алюминиевого образцов одинакова ( при проведении опытов на данной установке получают следующий результат T(1)1< T(2)< T(1)2 ). При использовании линейной интерполяции искомую величину определяют как (6)
=
8. Вычислить степень черноты алюминиевого диска по (5). Степень черноты стали выбирают из таблицы 1 в соответствии с Вашей оценкой поверхности стального излучающего диска, установленного на экспериментальной установке. 9. Сравнить полученное значение степени черноты алюминия с данными таблицы 1. Результаты измерений и расчетов
№ 1 № 2№ 3Расчет
СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ
1. Дать формулировку закона Стефана - Больцмана.
2. Какое тело называют "абсолютно черным" ?
3. Какие факторы влияют на степень черноты ?
4. Что определяет закон Кирхгофа ?
5. Как происходит перенос теплоты при излучении ?
ЛИТЕРАТУРА
1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1977. -344 с.
2. Теплотехника: Учеб. Для вузов /А.П. Баскаков , Б.В. Берг, О.К. Витт и др.; Под ред. /А.П. Баскакова. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 244 с.
3. Теплотехника: Учеб. Для вузов / В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М.Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканина. - 3-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2002. -671с.
4. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. - М.: Энергия, 1975. - 439 с. 5. Теплотехника Пособие /Повалихина О.В. - Владивосток. Дальрыбвтуз, 2008. 
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
38
Размер файла
256 Кб
Теги
lab
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа