Лабораторный практикум по курсу общей теплотехники, страница 39

Лабораторная работа   №7

Определение коэффициента температуропроводности

сыпучих материалов

Цель работы: углубить теоретические знания по разделу "Нестационарная теплопроводность"; ознакомиться с методом регулярного теплового режима и его применением для определения теплофизических свойств вещества; определить коэффициенты температуропроводности песка и асбеста.                                                                                                                                                                                                                                                 

1. Теория рассматриваемого вопроса

          Для определения теплофизических величин твёрдых тел используется частный случай нестационарной теплопроводности – теория регулярного режима.

          Если температурное поле в теле меняется во времени, то тепловые процессы, протекающие в таких условиях, называются нестационарными. Эти процессы часто встречаются в технике (охлаждение металлических заготовок, прокаливание твёрдых тел, при обжиге кирпича, при нагревании дерева и т.п.).

          Передачу теплоты при нестационарном режиме можно определить, если известен закон изменения температурного поля и теплового потока во времени и пространстве:

t = f ( x, y, z, )    и     Q = ( x, y, z, ),

где   x, y, z  –  координаты точки,

            –  время.

          Указанные зависимости могут быть найдены из решения дифференциального уравнения теплопроводности Фурье:

                                                                     (7.1)

с использованием граничных и временных условий.

Величину а называют коэффициентом температуропроводности.

Коэффициент температуропроводности является основным тепловым параметром процессов нестационарной теплопроводности. При неустановившемся во времени  режиме  теплообмена  наряду   с   коэффициентом   теплопроводности

, Вт/м град, на распределение температуры в теле существенное влияние оказывают удельная теплоёмкость c, Дж/кг К,  и плотность ,  кг/м, которые связаны между собой соотношением:

                                                                                                (7.2)

          Зависимость (7.2) показывает, что коэффициент температуропроводности характеризует соотношение между двумя тепловыми свойствами тела: способностью проводить тепло () и способностью аккумулировать его (c).

          Для оценки теплоизоляционных свойств материалов, работающих в нестационарном тепловом режиме, не достаточно знания только коэффициента   теплопроводности, как при стационарном режиме. Лучшие свойства теплоизоляционного материала характеризуются минимальным значением коэффициента температуропроводности и максимальной теплоёмкостью.

          Коэффициенты  a, , c  изменяются в широких пределах, в зависимости от природы вещества; они существенно зависят также и от температуры.