Обработка экспериментальных данных

1. Определяются средние температуры внутренней горячей и внешней холодной поверхностей образцов

; [T]=1K, (12)

здесь і – номер термопары,

[T]=1K (13)

и строится графическая зависимость температуры от толщины стенки: Т(х).

2. Теплопроводность фторопласта определяется

, (14)

где Q_l - тепловой поток, прошедший через образцы за счет теплопроводности. Рекомендации по расчету которого приведены ниже;

F – принятая площадь поверхности одного образца (F = p d²/4),

где d = 0,14 м);

d = 0,005 м (принятая толщина образца).

Тепловой поток Q_l получается за счет вычитания из общего теплового потока Q, создаваемого нагревателем, тепловых потерь через кожух

Q_l = Q – Q_к; (15)

Q = U²/R; (16)

Q_к = К (Т_г –Т_т). (17)

Здесь К характеризует теплопроводность кожуха и с учетом того, что кожух имеет цилиндрическую форму можно определить его приближенное значение

, (18)

где R=41,0 Ом;

l_к – теплопроводность материала кожуха (асбоцемента): принято,

l_к = 0,08 Вт/(м К);

Т_т – температура наружной поверхности кожуха, определяемая 7-ой термопарой;

d_н – наружный диаметр нагревателя, принято, что

d_н = 0,146 м; d_к- внешний диаметр кожуха, принято, d_к = 0,19 м;

h_н – высота нагревателя, принято, что

h_н = 0,012 м; h_к – высота кожуха, принято, что

h_к = 0,022 м.

Значение теплопроводности l зависит от температуры материала, поэтому полученное значение l следует отнести к средней температуре исследуемого образца

.

Результаты обработки опытных данных сводятся в протокол эксперимента. Для других режимов работы установки проводятся аналогичные расчеты, в результате чего получится несколько значений l_j для соответствующих средних температур ,

где j – режим работы установки.

По полученным значениям теплопроводности l_j следует получить аналитическую зависимость теплопроводности от температуры, l(T). Приближенно эту зависимость можно выразить в виде линейной функции:

l = l₀ (1 + b ). (19)

В работе требуется определить значения l₀ и b. Для их нахождения необходимо иметь результаты обработки, как минимум, двух экспериментов с разными температурными режимами. Для определения l₀ и b по двум экспериментам используется система уравнений

l_j = l₀ (1 + b ),

l _j+1 = l₀ (1 + b ). (20)

Из решения этой системы уравнений получается

,

где [l₀] = 1

,

где , (21)

В случае проведения более двух экспериментов значения l₀ и b усредняются по следующим зависимостям:

,

. (22)

Полученные значения заносятся в таблицу 1.