Материал: 906

Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

Кафедра городского строительства и хозяйства

ВИРТУАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

ПО ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ

Методические указания к лабораторным работам

для студентов специальности 270109

«Теплогазоснабжение и вентиляция»

Составитель В.Д. Галдин

Омск

СибАДИ

2011

1

УДК 697.34 ББК 31.38

Рецензент доктор техн. наук, доц. И.Л. Чулкова

Работа одобрена научно-методическим советом специальности 290107 "Теплогазоснабжение и вентиляция".

Виртуальная лаборатория по теплопередаче: методические указания к виртуальным лабораторным работам для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»/ сост. В.Д. Галдин. Омск: СибАДИ, 2011.

36 с.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Теплопередача» для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Табл. 9. Ил. 7.

ГОУ «СибАДИ», 2011

2

В В Е Д Е Н И Е

Современные энерготехнологические системы требуют от специалиста глубокого понимания законов и принципов действия теплового оборудования, встроенного в эти системы. Только достаточно высокий уровень общетеплотехнической подготовки позволит специалисту решать задачи по созданию современных экономически выгодных тепловых установок и находить пути повышения их энергетической эффективности.

Лабораторные исследования дают возможность более глубоко понимать основные законы термодинамики и теплопередачи, принципы работы тепловых установок. Обработка опытных данных может осуществляться с помощью диаграмм и справочных таблиц, умение пользоваться которыми необходимо инженеру.

В состав виртуальной лаборатории включены три работы по теплопередаче. Применение компьютерных технологий при выполнении лабораторных работ помогает значительно расширить диапазон как качественных, так и количественных характеристик исследуемых процессов. Использование виртуальной лаборатории позволяет руководителю занятий ставить перед обучаемыми индивидуальные задания по исследованию теплотехнических процессов.

Виртуальные лабораторные работы разработаны Б.Ф. Кузнецовым и Г.Д. Тарановой на кафедре «Гидравлика, теплотехника и гидропривод» Тверского государственного технического университета и приобретены в 2010 г. Сибирской автомобильно-дорожной академией.

Работа 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

(метод цилиндрического слоя)

1.Цели работы. Освоение одного из методов определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов (метод цилиндрического слоя) и закрепление знаний по теории теплопроводности.

2.Основные положения. Теплота является наиболее универсальной формой передачи энергии, возникающей в результате молекуляр- но-кинетического (теплового) движения микрочастиц – молекул, ато-

3

мов, электронов. Универсальность тепловой энергии состоит в том, что любая форма энергии (механическая, химическая, электрическая, ядерная и т.п.) трансформируется 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 − это самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным температурным полем.

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

Вобщем 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 среде с неоднородным распределением температуры 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).

Взависимости от времени теплообмен может быть:

–стационарным, если температурное поле не зависит от времени;

–нестационарным, если температурное поле меняется во времени. Для количественного описания процесса теплообмена используют

следующие величины:

Температура Т в данной точке тела, осредненная: по поверхности, по объему, по массе тела. Если соединить точки температурного поля с одинаковой температурой, то получим изотермическую поверхность. При пересечении изотермической поверхности плоскостью получим на этой плоскости семейство изотерм − линий постоянной температуры.

Перепад температур Τ − разность температур между двумя точками одного тела, двумя изотермическими поверхностями, поверхно-

4