Досега не е разработена единна класификация, която е свързана с разнообразието от съществуващи методи. Известните експериментални методи за измерване на топлопроводимостта на материалите се разделят на две големи групи: стационарни и нестационарни. В първия случай качеството на изчислителната формула използва конкретни решения на уравнението за топлопроводимост

при условието, във второто - при условието, където Т е температурата; f - време; - коефициент на термична дифузия; l - коефициент на топлопроводимост; C - специфичен топлинен капацитет; d е плътността на материала; - операторът на Лаплас, записан в съответната координатна система; - специфична мощност на обемния източник на топлина.

Първата група методи се основава на използването на стационарен термичен режим; вторият е нестационарен термичен режим. Стационарните методи за определяне на коефициента на топлопроводимост по естеството на измерванията са директни (т.е. коефициентът на топлопроводимост се определя директно) и се разделят на абсолютни и относителни. При абсолютни методи параметрите, измерени в експеримента, позволяват да се получи желаната стойност на коефициента на топлопроводимост, използвайки формулата за изчисление. При относителните методи параметрите, измерени в експеримента, позволяват използването на изчислителната формула за получаване на желаната стойност на коефициента на топлопроводимост. При относителните методи измерените параметри са недостатъчни за изчисляване на абсолютната стойност. Тук са възможни два случая. Първият е да се наблюдава изменението на коефициента на топлопроводимост спрямо първоначалния, взет като единица. Вторият случай е използването на еталонен материал с известни термични свойства. В същото време коефициентът на топлопроводимост на стандарта се използва във формулата за изчисление. Относителните методи имат известно предимство пред абсолютните, защото са по-прости. По-нататъшното разделяне на стационарни методи може да се извърши от естеството на нагряване (външно, обемно и комбинирано) и под формата на изотерми на температурното поле в пробите (плоски, цилиндрични, сферични). Подгрупата на методите с външно нагряване включва всички методи, които използват външни (електрически, обемни и др.) Нагреватели и нагряване на повърхностите на пробата чрез термично излъчване или бомбардиране с електрон. Подгрупата от методи с обемно нагряване обединява всички методи, които използват нагряване чрез ток, преминал през пробата, нагряване на изследваната проба от неутрон или r-лъчение или от микровълнови токове. Подгрупата от методи с комбинирано нагряване може да включва методи, които едновременно използват външно и обемно нагряване на проби или междинно нагряване (например чрез високочестотни токове).

И в трите подгрупи на стационарни методи, температурното поле

може да са различни.

Равни изотерми се образуват, когато топлинният поток е насочен по оста на симетрия на пробата. Методите, използващи плоски изотерми, в литературата се наричат \u200b\u200bметоди с аксиален или надлъжен топлинен поток, а самите експериментални настройки се наричат \u200b\u200bплоски устройства.

Цилиндричните изотерми съответстват на разпространението на топлинния поток по посока на радиуса на цилиндричната проба. В случая, когато топлинният поток е насочен по радиуса на сферична проба, се появяват сферични изотерми. Методите, използващи такива изотерми, се наричат \u200b\u200bсферични, а устройствата - сферични.

UDC 536.2.083; 536.2.081.7; 536.212.2; 536.24.021 А. В. Лузина, А. В. Рудин

ИЗМЕРВАНЕ НА ТЕРМИЧНАТА ПРОВОДИМОСТ НА МЕТАЛНИ ПРОБИ ПО МЕТОДА НА СТАЦИОНАРНИЯ ТОПЛИНЕН ПОТОК

Анотация. Описани са техниката и конструктивните особености на инсталацията за измерване на топлопроводимостта на метални образци, направени под формата на еднороден цилиндричен прът или тънка правоъгълна плоча по метода на стационарен топлинен поток. Изследваната проба се загрява чрез директно електрическо нагряване чрез кратък импулс на променлив ток, фиксиран в масивни медни скоби за ток, които едновременно изпълняват функцията на радиатор.

Ключови думи: коефициент на топлопроводимост, проба, закон на Фурие, стационарен топлообмен, измервателно устройство, трансформатор, мултимер, термодвойка.

Въведение

Прехвърлянето на топлинна енергия от по-нагретите части на твърдото към по-слабо нагрятите посредством хаотично движещи се частици (електрони, молекули, атоми и др.) Се нарича феномен на топлопроводимост. Изследването на явлението топлопроводимост се използва широко в различни индустрии, като: петролна, аерокосмическа, автомобилна, металургична, минна и др.

Има три основни вида пренос на топлина: конвекция, топлинно излъчване и топлопроводимост. Топлопроводимостта зависи от естеството на веществото и неговото физическо състояние. В същото време в течностите и твърдите вещества (диелектрици) енергията се предава чрез еластични вълни, в газовете чрез сблъсък и дифузия на атоми (молекули), а в металите чрез дифузия на свободни електрони и чрез топлинни вибрации на решетката. Предаването на топлина в тялото зависи от това в какво състояние е: газообразно, течно или твърдо.

Механизмът на топлопроводимост в течности е различен от механизма на топлопроводимост в газове и има много общо с топлопроводимостта на твърдите вещества. В райони с повишени температури има вибрации с голяма амплитуда на молекулите. Тези вибрации се предават на съседни молекули и по този начин енергията на топлинното движение се прехвърля постепенно от слой на слой. Този механизъм осигурява относително ниска стойност на коефициента на топлопроводимост. С увеличаване на температурата за повечето течности коефициентът на топлопроводимост намалява (с изключение на водата и глицерина, за тях коефициентът на топлопроводимост се увеличава с повишаване на температурата).

Феноменът на пренос на кинетична енергия чрез молекулярно движение в идеални газове се дължи на преноса на топлина чрез топлопроводимост. Поради случайността на молекулярното движение, молекулите се движат във всички посоки. Придвижвайки се от места с по-висока температура към места с по-ниска температура, молекулите пренасят кинетична енергия на движение чрез сблъсъци по двойки. В резултат на молекулярното движение настъпва постепенно изравняване на температурата; в неравномерно нагрят газ, преносът на топлина е пренос на определено количество кинетична енергия по време на безредичното (хаотично) движение на молекулите. С намаляването на температурата коефициентът на топлопроводимост на газовете намалява.

В металите основният предавател на топлина са свободните електрони, които могат да бъдат оприличени на идеален едноатомен газ. Следователно, с известно приближение

Коефициентът на топлопроводимост на строителните и топлоизолационните материали се увеличава с повишаване на температурата, с увеличаване на насипната плътност се увеличава. Топлопроводимостта силно зависи от порьозността и съдържанието на влага в материала. Топлопроводимостта на различни материали варира в диапазона: 2-450 W / (m K).

1. Уравнение на топлопроводимостта

Законът за топлопроводимостта се основава на хипотезата на Фурие за пропорционалността на топлинния поток спрямо температурната разлика за единица дължина на пътя на топлопреминаване за единица време. Числено коефициентът на топлопроводимост е равен на количеството топлина, протичащо за единица време през единица повърхност, с температурна разлика на единица дължина на нормала, равна на една степен.

Съгласно закона на Фурие, плътността на повърхностния топлинен поток h е пропорционална на

е равно на температурния градиент -:

Тук фактор X се нарича коефициент на топлопроводимост. Знакът минус показва, че топлината се предава в посока на намаляване на температурата. Количеството топлина, преминало за единица време през единица изотермична повърхност, се нарича плътност на топлинния поток:

Количеството топлина, преминаващо за единица време през изотермичната повърхност В, се нарича топлинен поток:

О \u003d | chib \u003d -1 -cdP ^ B. (1.3)

Общото количество топлина, преминало през тази повърхност В за времето t, се определя от уравнението

От \u003d -DL- ^ t. (1.4)

2. Гранични условия на топлопроводимост

Съществуват различни условия за еднозначност: геометрични - характеризиращи формата и размера на тялото, в което протича процесът на топлопроводимост; физически - характеризиращи физическите свойства на тялото; временен - \u200b\u200bхарактеризиращ разпределението на телесната температура в началния момент от времето; граница - характеризираща взаимодействието на тялото с околната среда.

Гранични условия от първи вид. В този случай разпределението на температурата на повърхността на тялото се задава за всеки момент от времето.

Гранични условия от втори вид. В този случай посочената стойност е плътността на топлинния поток за всяка точка от повърхността на тялото по всяко време:

Yara \u003d I (X, Y, 2,1).

Гранични условия от III вид. В този случай се уточняват температурата на средата Т0 и условията за топлообмен на тази среда с повърхността на тялото.

Гранични условия от IV вид се формират въз основа на равенство на топлинните потоци, преминаващи през контактната повърхност на телата.

3. Експериментална настройка за измерване на коефициента на топлопроводимост

Съвременните методи за определяне на коефициентите на топлопроводимост могат да бъдат разделени на две групи: методи на стационарен топлинен поток и методи на нестационарен топлинен поток.

При първата група методи топлинният поток, преминаващ през тяло или система от тела, остава постоянен по величина и посока. Температурното поле е неподвижно.

Нестационарните методи използват вариращо във времето температурно поле.

В настоящата работа се използва един от методите за стационарен топлинен поток, методът на Колрауш.

Блоковата схема на настройката за измерване на топлопроводимостта на метални проби е показана на фиг. един.

Фигура: 1. Блок-схема на измервателната инсталация

Основният елемент на инсталацията е силов понижаващ трансформатор 7, чиято първична намотка е свързана към автотрансформатор от типа LATR 10, а вторичната намотка, направена от правоъгълна медна шина, имаща шест завоя, е директно свързана до масивни медни токови скоби 2, които едновременно изпълняват функцията на радиатор-охладител ... Изследваната проба 1 е фиксирана в масивни медни скоби 2 с помощта на масивни медни болтове (не е показано на фигурата), които едновременно служат като радиатор. Контролът на температурата в различни точки на изследваната проба се извършва с помощта на термодвойки 3 и 5 с хромел-копел, чиито работни краища са директно фиксирани върху цилиндричната повърхност на проба 1 - едната в централната част на пробата, а другата в края на пробата. Свободните краища на термодвойките 3 и 5 са \u200b\u200bсвързани към мултиметри от тип DT-838 4 и 6, които позволяват измерване на температурата с точност до 0,5 ° C. Пробата се нагрява чрез директно електрическо нагряване с кратък променлив импулс от вторичната намотка на силовия трансформатор 7. Токът в тестовата проба се измерва индиректно - чрез измерване на напрежението върху вторичната намотка на пръстеновия токов трансформатор 8, първичната чиято намотка е силовата шина на вторичната намотка на силовия трансформатор 7, преминала през свободната междина на пръстеновидното магнитно ядро. Напрежението на вторичната намотка на токовия трансформатор се измерва с мултицет 9.

Промяната в величината на импулсния ток в тестовата проба се извършва с помощта на линеен автотрансформатор 10 (LATR), чиято първична намотка е свързана към мрежов предпазител 220 V AC и бутон 12 последователно. тестовата проба в режим на директно електрическо нагряване се извършва с помощта на мултицет 14, свързан паралелно директно към токовите скоби 2. Продължителността на токовите импулси се измерва с помощта на електрически хронометър 11, свързан към първичната намотка на линейния автотрансформатор 10. Включването и изключването на режима на нагряване на тестовата проба се осигурява от бутон 12.

При измерване на коефициента на топлопроводимост на горната инсталация трябва да бъдат изпълнени следните условия:

Еднородност на напречното сечение на изпитваната проба по цялата дължина;

Диаметърът на изпитваната проба трябва да бъде в диапазона от 0,5 mm до 3 mm (в противен случай основната топлинна мощност ще се отделя в силовия трансформатор, а не в тестовата проба).

Диаграмата на температурата спрямо дължината на пробата е показана на фиг. 2.

Фигура: 2. Зависимост на температурата от дължината на пробата

Както може да се види на горната диаграма, зависимостта на температурата от дължината на пробата за изпитване е линейна с подчертан максимум в централната част на пробата, а в краищата си остава минимална (постоянна) и равна на околната температура по време на интервала от време за установяване на равновесен режим на топлопреминаване, който за тази експериментална инсталация не надвишава 3 минути, т.е. 180 секунди.

4. Извеждане на работната формула за коефициента на топлопроводимост

Количеството топлина, отделено в проводник по време на преминаването на електрически ток, може да бъде определено от закона на Джоул-Ленц:

Qel \u003d 12-H ^ \u003d и I I, (4.1)

където и, I - напрежение и ток в изпитваната проба; Аз съм съпротивлението на пробата.

Количеството топлина, предадено през напречното сечение на изследваната проба през интервала от време t, направено под формата на хомогенен цилиндричен прът с дължина t и сечение 5, може да бъде изчислено съгласно закона на Фурие (1.4):

Qs \u003d R-dT- 5- t, (4.2)

където 5 \u003d 2-5osn, 5osn \u003d ^ 4-, при \u003d 2-DT \u003d 2- (Gmax -Gm1); d £ \u003d A £ \u003d 1 - £.

Тук коефициентите 2 и 1/2 показват, че топлинният поток е насочен от

центъра на пробата до нейните краища, т.е. се разделя на два потока. Тогава

^^ b \u003d 8-H- (Tmax -Tm | n) -B ^. (4.3)

5. Отчитане на топлинните загуби към страничната повърхност

§Ozhr \u003d 2-Bbok -DTkha, (5.1)

където Bbok \u003d n-ти-1; a е коефициентът на топлопреминаване на повърхността на изпитваната проба с околната среда, която има размерите

Температурна разлика

DGx \u003d Tx - T0cr, (5.2)

където Tx е температурата в дадена точка на повърхността на пробата; Gokr - околната температура, може да се изчисли от линейното уравнение на зависимостта на температурата на пробата от нейната дължина:

Tx \u003d T0 + k-x, (5.3)

където наклонът k може да бъде определен чрез тангента на наклона на линейната зависимост на температурата на пробата от нейната дължина:

DT T - T T - T

k \u003d f \u003d MT * \u003d Tmax Tmt \u003d 2 "макс. Vp. (5.4)

Замествайки изрази (5.2), (5.3) и (5.4) в уравнение (5.1), получаваме:

SQaup \u003d 2a-nd ■ dx ■ (+ kx-Т0Кр) dt,

където T0 Tszhr.

8Q0Kp \u003d 2a.nd ■ kx ■ dx ■ dt. (5.5)

След интегриране на израз (5.5) получаваме:

Q0Kp \u003d 2-ри ■ dk j jdt ■ x ■ dx \u003d 2-ри-a-k ■ -I - | ■ t \u003d -4a ^ nd ■ k ■ I2 ■ t. (5.6)

Замествайки получените изрази (4.1), (4.3) и (5.6) в уравнението на топлинния баланс aoln \u003d obr + qs, където Qtot \u003d QEL, получаваме:

UIt \u003d 8 ■ X ■ S ^ ^^ - o ■ t + -a ^ n ■ d ■ - (Tmax - До) ■ t.

Решавайки полученото уравнение за коефициента на топлопроводимост, получаваме:

u1 a £ 2, л

Полученият израз дава възможност да се определи коефициентът на топлопроводимост на тънки метални пръти в съответствие с изчисленията, извършени за типични тестови проби с относителна грешка

AU f (AI f (Л (ЛГ) ^ (At2

не повече от 1,5%.

Списък на литературата

1. Сивухин, Д. В. Общ курс на физика / Д. В. Сивухин. - М .: Наука, 1974. - Т. 2. - 551 с.

2. Рудин, А. В. Изследване на процесите на структурна релаксация в стъклообразуващи обекти при различни режими на охлаждане / А. В. Рудин // Трудове на висши учебни заведения. Поволжието. Естествени науки. - 2003. - No 6. - С. 123-137.

3. Павлов, П. В. Физика на твърдото тяло: учебник. наръчник за студенти, обучаващи се по специалността "Физика" / П. В. Павлов, А. Ф. Хохлов. - М .: Висше. шк., 1985. - 384 с.

4. Берман, Р. Топлопроводимост на твърдите вещества / Р. Берман. - М., 1979. - 287 с.

5. Лившиц, БГ Физични свойства на металите и сплавите / Б. Г. Лившиц, В. С. Крапошин. - М .: Металургия, 1980. - 320 с.

Лузина Анна Вячеславовна

магистър,

Държавен университет в Пенза Държавен университет в Пенза E-mail: [имейл защитен]

Рудин Александър Василиевич

доктор по физика и математика, доцент, заместник-ръководител на катедра по физика, Държавен университет в Пенза E-mail: [имейл защитен]

Рудин Александър Васил "евич

кандидат на физико-математическите науки, доцент,

заместник-ръководител на катедра по физика, Държавен университет в Пенза

UDC 536.2.083; 536.2.081.7; 536.212.2; 536.24.021 Лузина, А.В.

Измерване на топлопроводимостта на метални проби по метода на стационарен топлинен поток /

А. В. Лузина, А. В. Рудин // Известия на Пензенския държавен университет. - 2016. - No3 (15). -ОТ. 76-82.

В съответствие с изискванията на Федералния закон № 261-FZ "За енергоспестяване", изискванията за топлопроводимост на строителни и топлоизолационни материали в Русия са затегнати. Днес измерването на топлопроводимостта е един от задължителните моменти при вземането на решение дали да се използва материал като топлоизолатор.

Защо е необходимо да се измерва топлопроводимостта в строителството?

Контролът на топлопроводимостта на строителните и топлоизолационните материали се извършва на всички етапи от тяхното сертифициране и производство в лабораторни условия, когато материалите са изложени на различни фактори, които влияят на неговите експлоатационни свойства. Има няколко често срещани метода за измерване на топлопроводимостта. За точно лабораторно изпитване на материали с ниска топлопроводимост (под 0,04 - 0,05 W / m * K) се препоръчва да се използват устройства, използващи метода на стационарния топлинен поток. Използването им се регулира от GOST 7076.

Фирма "Интерприбор" предлага измервател на топлопроводимост, чиято цена се сравнява благоприятно с тези на пазара и отговаря на всички съвременни изисквания. Предназначен е за лабораторен контрол на качеството на строителните и топлоизолационни материали.

Предимства на измервателя на топлопроводимост ITS-1

Измервателят на топлопроводимост ITS-1 има оригинален моноблоков дизайн и се характеризира със следните предимства:

• автоматичен цикъл на измерване;
• високо прецизна измервателна пътека, позволяваща стабилизиране на температурите на хладилника и нагревателя;
• възможността за калибриране на устройството за определени видове изследвани материали, което допълнително увеличава точността на резултатите;
• изрична оценка на резултата в хода на измерванията;
• оптимизирана "гореща" зона за сигурност;
• информативен графичен дисплей, който опростява контрола и анализа на резултатите от измерванията.

ITS-1 се доставя в една основна модификация, която по желание на клиента може да бъде допълнена с контролни проби (плексиглас и пеноплекс), кутия за насипни материали и защитен калъф за съхранение и транспортиране на устройството.

В миналото са били използвани много методи за измерване на топлопроводимостта. Понастоящем някои от тях са остарели, но тяхната теория все още представлява интерес, тъй като се основават на решения на уравнения на топлопроводимост за прости системи, които често се срещат на практика.

На първо място, трябва да се отбележи, че топлинните свойства на всеки материал се проявяват в различни комбинации; ако обаче се разглеждат като характеристики на материала, те могат да бъдат определени от различни експерименти. Нека изброим основните топлинни характеристики на телата и експериментите, от които те се определят: а) коефициентът на топлопроводимост, измерен при стационарен експеримент; б) топлинен капацитет за единица обем, който се измерва с калориметрични методи; в) стойността, измерена в периодичен стационарен режим на експерименти; г) термична дифузивност x, измерена в нестационарен режим на експерименти. Всъщност повечето експерименти, проведени в нестационарен режим, по принцип допускат както дефиницията, така и дефиницията

Ще опишем накратко най-често срещаните методи тук и ще посочим разделите, в които те се обсъждат. По същество тези методи се разделят на тези, при които измерванията се извършват в стационарен режим (методи в стационарен режим), с периодично нагряване и в нестационарен режим (методи в нестационарен режим); освен това те се подразделят на методи, използвани при изследване на лоши проводници и при изучаване на метали.

1. Методи на стационарен режим; лоши водачи. При този метод условията на основния експеримент, описани в § 1 на тази глава, трябва да бъдат точно изпълнени, а материалът, който се изследва, трябва да има формата на плоча. В други версии на метода е възможно да се изследва материал под формата на кух цилиндър (виж § 2, глава VII) или куха сфера (виж § 2, глава IX). Понякога изследваният материал, през който преминава топлината, има формата на дебел прът, но в този случай теорията се оказва по-сложна (виж §§ 1, 2 от глава VI и § 3 от глава VIII).

2. Термични методи на стационарен режим; метали. В този случай обикновено се използва метален образец с форма на пръчка, чиито краища се поддържат при различни температури. Полуограничен прът е разгледан в § 3 от гл. IV, и пръчка с крайна дължина - в § 5 от гл. IV.

3. Стационарни електрически методи, метали. В този случай металната проба под формата на тел се нагрява чрез преминаване на електрически ток през нея и нейните краища се поддържат при определени температури (виж § 11 Глава IV и Пример IX § 3 Глава VIII). Можете също да използвате случая на радиален топлинен поток в проводник, нагрят от електрически ток (вж. Пример V, § 2, глава VII).

4. Методи на стационарен режим на движещи се течности. В този случай се измерва температурата на течността, движеща се между два резервоара, при която се поддържат различни температури (вж. § 9, гл. IV).

5. Методи за периодично нагряване. В тези случаи условията в краищата на пръта или плочата се променят с период след достигане на стабилно състояние, температурите се измерват в определени точки на пробата. Случаят на полуограничен прът е разгледан в § 4 от гл. IV и пръчка с крайна дължина - в § 8 от същата глава. Подобен метод се използва за определяне на топлинната дифузивност на почвата по време на температурни колебания, причинени от слънчево нагряване (виж § 12, глава II).

Напоследък тези методи започнаха да играят важна роля при измерванията на ниски температури; те също имат предимството, че в теорията на относително сложни системи може да се използват методите, разработени за изследване на електрически вълноводи (виж § 6, глава II).

6. Методи на нестационарен режим. В миналото методите на преходен режим са били използвани малко по-малко от методите в стационарно състояние. Техният недостатък се състои в трудността да се установи как действителните гранични условия в експеримента се съгласуват с условията, постулирани от теорията. Много е трудно да се вземе предвид такова несъответствие (например, когато става въпрос за контактно съпротивление на границата) и това е по-важно за посочените методи, отколкото за методите на стационарния режим (вж. § 10, глава II ). В същото време методите на нестабилния режим сами по себе си имат определени предимства. Например, някои от тези методи са подходящи за много бързи измервания и за отчитане на малки температурни промени; в допълнение, редица методи могат да бъдат използвани „на място“ без доставка на проба в лабораторията, което е изключително желателно, особено при изследване на материали като почва и скали. Повечето по-стари методи използват само последната част от графиката на температурата спрямо времето; в този случай решението на съответното уравнение се изразява с един експоненциален член. В раздел 7 гл. IV, § 5 гл. VI, § 5 глава. VIII и § 5 гл. Глава IX разглежда случая на охлаждане на тяло с проста геометрична форма с линеен топлообмен от неговата повърхност. В раздел 14 гл. IV, се разглежда случаят на нестабилна температура в проводник, нагрят от електрически ток. В някои случаи се използва цялата крива на температурата в дадена точка (виж § 10 Ch. II и § 3 Ch. III).

цел на работата: изследване на метода за експериментално определяне на коефициента

топлопроводимост на твърди материали по плоча метод.

Задачата: един. Определете топлопроводимостта на изследвания материал.

2. Определете зависимостта на топлопроводимостта от температурата

изследван материал.

ОСНОВНИ РАЗПОРЕДБИ.

ТоплообменПредставлява спонтанен необратим процес на пренос на топлина в пространството при наличие на температурна разлика. Има три основни метода за пренос на топлина, които се различават значително един от друг по своята физическа природа:

топлопроводимост;

конвекция;

топлинно излъчване.

На практика топлината обикновено се прехвърля едновременно по няколко начина, но познаването на тези процеси е невъзможно без изучаване на елементарни процеси на топлопреминаване.

Топлопроводимостсе нарича процес на топлообмен поради топлинното движение на микрочастиците. В газове и течности преносът на топлина чрез топлопроводимост се осъществява чрез дифузия на атоми и молекули. При твърдите тела свободното движение на атоми и молекули през целия обем на веществото е невъзможно и се свежда само до вибрационното им движение спрямо определени равновесни позиции. Следователно процесът на топлопроводимост в твърди вещества се причинява от увеличаване на амплитудата на тези трептения, които се разпространяват в обема на тялото поради нарушаване на силовите полета между трептящите частици. В металите преносът на топлина чрез топлопроводимост възниква не само поради вибрациите на йони и атоми, разположени във възлите на кристалната решетка, но и поради движението на свободни електрони, които образуват така наречения „електронен газ“. Поради наличието в метали на допълнителни носители на топлинна енергия под формата на свободни електрони, топлопроводимостта на металите е значително по-висока от тази на твърдите диелектрици.

При изучаване на процеса на топлопроводимост се използват следните основни понятия:

Количество топлина (Въпрос:  ) - топлинна енергия, преминаваща по време на целия процес  през повърхността на произволна площ F. Единицата SI се измерва в джаули (J).

Топлинен поток (топлинна мощност) (Въпрос:) - количеството топлина, преминаващо за единица време през повърхност на произволна площ F.

В единици SI, топлинният поток се измерва във ватове (W).

Плътност на топлинния поток (q) - количеството топлина, преминаващо за единица време през единица повърхност.

В SI се измерва в W / m 2.

Температурно поле- набор от температурни стойности за даден момент във всички точки на пространството, заемано от тялото. Ако температурата във всички точки на температурното поле не се променя с течение на времето, тогава се нарича такова поле стационарен, ако се промени, тогава - нестационарен.

Наричат \u200b\u200bсе повърхности, образувани от точки с еднаква температура изотермичен.

Температурен градиент (градт) Е вектор, насочен по нормала към изотермичната повърхност в посока на повишаване на температурата и дефиниран числено като граница на съотношението на температурната промяна между две изотермични повърхности към разстоянието между тях по нормала, когато това разстояние клони към нула. Или с други думи, температурният градиент е производното на температурата в тази посока.

Температурният градиент характеризира скоростта на температурни промени в посоката, нормална към изотермичната повърхност.

Процесът на топлопроводимост се характеризира с основния закон за топлопроводимост - законът на Фурие(1822). Съгласно този закон плътността на топлинния поток, предаван чрез топлопроводимост, е пряко пропорционална на температурния градиент:

където  е коефициентът на топлопроводимост на веществото, W / (mgrad).

Знакът (-) показва, че топлинният поток и температурният градиент са противоположни по посока.

Коефициент на топлопроводимостпоказва колко топлина се предава за единица време през единица повърхност с температурен градиент, равен на един.

Коефициентът на топлопроводимост е важна термофизична характеристика на даден материал и познаването му е необходимо при извършване на топлинни изчисления, свързани с определяне на топлинните загуби през ограждащите конструкции на сгради и конструкции, стени на машини и апарати, изчисляване на топлоизолацията, както и при решаване на много други инженерни проблеми.

Друг важен закон на топлопроводимостта е закон на Фурие-Кирххоф, който определя естеството на температурната промяна в пространството и времето по време на топлопроводимост. Другото му име е диференциално уравнение на топлопроводимост, тъй като се получава чрез методи на теорията на математическия анализ, базирани на закона на Фурие. За триизмерно нестабилно температурно поле диференциалното уравнение на топлопроводимостта има следната форма:

,

където
- коефициент на термична дифузивност, характеризиращ термичните инерционни свойства на материала,

, C p,  - съответно коефициентът на топлопроводимост, изобарен топлинен капацитет и плътност на веществото;

- Оператор на Лаплас.

За едномерно стационарно температурно поле (
) уравнението на диференциалната топлопроводимост приема проста форма

Чрез интегриране на уравнения (1) и (2) е възможно да се определи плътността на топлинния поток през тялото и законът за температурната промяна вътре в тялото по време на топлообмен чрез топлопроводимост. За да получите решение, имате нужда от задача недвусмислени условия.

Недвусмислени условия- това са допълнителни лични данни, характеризиращи разглеждания проблем. Те включват:

Геометрични условия, характеризиращи формата и размера на тялото;

Физически условия, които характеризират физическите свойства на тялото;

времеви (начални) условия, характеризиращи разпределението на температурата в началния момент от времето;

гранични условия, характеризиращи особеностите на топлообмена на границите на тялото. Има гранични условия от 1-ви, 2-ри и 3-ти вид.

Кога гранични условия от 1-ви виде дадено разпределението на температурата на повърхността на тялото. В този случай се изисква да се определи плътността на топлинния поток през тялото.

Кога гранични условия от 2-ри виддадени са плътност на топлинния поток и температура на една от повърхностите на тялото. Необходимо е да се определи температурата на друга повърхност.

При гранични условия от 3-ти видтрябва да бъдат известни условията на топлопреминаване между повърхностите на тялото и обкръжаващата ги среда отвън. От тези данни се определя плътността на топлинния поток. Този случай се отнася до съвместния процес на пренос на топлина чрез топлопроводимост и конвекция, т.нар топлообмен.

Нека разгледаме най-простия пример за случая на топлопроводимост през плоска стена. Апартаментнаречена стена, чиято дебелина е много по-малка от другите й две измерения - дължина и ширина. В този случай условията на недвусмисленост могат да бъдат определени, както следва:

геометрични: известна дебелина на стената. Температурното поле е едномерно, поради което температурата се променя само по посока на оста X и топлинният поток е насочен по нормала към повърхностите на стената;

физически: материалът на стената и неговият коефициент на топлопроводимост  са известни, а за цялото тяло \u003d const;

временно: температурното поле не се променя с времето, т.е. е неподвижен;

гранични условия: 1-ви вид, температурите на стените са T 1 и T 2.

Необходимо е да се определи законът за температурното изменение върху дебелината на стената T \u003d f (X) и топлинния поток през стената q.

За да разрешим проблема, използваме уравнения (1) и (3). Вземайки предвид приетите гранични условия (при x \u003d 0T \u003d T 1; при x \u003d T \u003d T 2), след двойно интегриране на уравнение (3), получаваме закона за температурното изменение по дебелината на стената

,

Разпределението на температурата в плоска стена е показано на фиг. 1.

Фиг. 1. Разпределение на температурата в равна стена.

След това плътността на топлинния поток се определя според израза

,

Определянето на коефициента на топлопроводимост  теоретично не може да даде точността на резултата, необходим за съвременната инженерна практика, следователно единственият надежден начин е неговото експериментално определяне.

Един от известните експериментални методи за определяне на определения е метод с плосък слой... Съгласно този метод коефициентът на топлопроводимост на плосък стенен материал може да бъде определен въз основа на уравнение (5)

;

В този случай получената стойност на коефициента на топлопроводимост се отнася до средната стойност на температурата T m \u003d 0,5 (T 1 + T 2).

Въпреки физическата си простота, практическото прилагане на този метод има свои собствени трудности, свързани със трудността при създаването на едномерно стационарно температурно поле в изследваните проби и отчитане на топлинните загуби.

ОПИСАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНИЯ СТЕНД.

Определянето на коефициента на топлопроводимост се извършва на лабораторна основа, базирана на метода за симулация на реални физически процеси. Инсталацията се състои от компютър, свързан с оформлението на работната зона, който се показва на екрана на монитора. Работната секция е създадена по аналогия с реалната и нейната диаграма е показана на фиг. 2.

Фиг. 2. Схема на работната зона на инсталацията

Работната секция се състои от 2 флуоропластични проби 12, направени под формата на дискове с дебелина  \u003d 5 mm и диаметър d \u003d 140 mm. Пробите се поставят между нагревател 10 с височина h \u003d 12 mm и диаметър d n \u003d 146 mm и хладилник 11, охладен с вода. Създаването на топлинен поток се извършва от нагревателен елемент с електрическо съпротивление R \u003d 41 Ohm и хладилник 11 със спирални канали за насочена циркулация на охлаждащата вода. По този начин топлинният поток, преминаващ през изследваните флуоропластични проби, се отвежда от водата, течаща през хладилника. Част от топлината от нагревателя излиза през крайните повърхности в околната среда, поради което за намаляване на тези радиални загуби е осигурен топлоизолационен корпус 13, изработен от азбестоцимент ( k \u003d 0,08 W / (mgrad)) . Корпус с височина h k \u003d 22 mm е направен под формата на кух цилиндър с вътрешен диаметър d n \u003d 146 mm и външен диаметър d k \u003d 190 mm. Температурата се измерва със седем термодвойки с хромел-копел (тип XK) поз. 1 ... 7 инсталирани в различни точки на работната зона. Превключвателят на температурни сензори 15 дава възможност за последователно измерване на термо-EMF на всички седем температурни сензора. Термодвойка 7 е инсталирана на външната повърхност на топлоизолационния корпус за откриване на течове през него.

ПРОЦЕДУРА НА РАБОТА.

3.1. Температурният режим на работа на инсталацията се избира чрез задаване на температурата на горещата повърхност на плочите T g в диапазона от 35С до 120С.

3.2. На контролния панел на инсталацията превключвателите за захранване на индикаторните устройства, които регистрират напрежението на електрическия нагревател U, термо-ЕРС на температурните сензори Е и превключвателят за отопление се включват последователно.

3.3. Чрез плавно завъртане на дръжката на реостата, необходимото напрежение се настройва на нагревателя. Реостатът е направен в стъпаловиден вариант, така че напрежението се променя на стъпки. Напрежението U и температурата T g трябва да са в съответствие помежду си според зависимостта, показана на фиг. 3.

Фиг. 3. Работна зона за отопление.

3.4. Чрез последователно анкетиране на температурните сензори с помощта на превключвателя 15 се определят стойностите на термо-ЕМП на седем термодвойки, които заедно със стойността U се въвеждат в експерименталния протокол (виж Таблица 1). Регистрацията на показанията се извършва чрез индикаторни инструменти на контролния панел, чиито показания се дублират на компютърния монитор.

3.5. В края на експеримента всички регулиращи тела на инсталацията се преместват в първоначалното им положение.

3.6. Извършват се многократни експерименти (общо броят им трябва да бъде поне 3) и при други стойности на T g в реда, предвиден в параграфи. 3.1 ... 3.5.

ОБРАБОТКА НА РЕЗУЛТАТИТЕ ОТ ИЗМЕРВАНЕТО.

4.1. Според характеристиката на калибриране на термодвойката Chromel-Copel, показанията на температурните сензори преобразувани в градуси по скалата на Келвин. .

4.2. Определят се средните температури на вътрешните горещи и външни студени повърхности на пробите

където i е номерът на термодвойката.

4.3. Определя се общият топлинен поток, генериран от електрическия нагревател

, W

където U е напрежението на електрическия ток, V;

R \u003d 41 Ohm - съпротивление на електрическия нагревател.

4.4. Определя топлинния поток, загубен в резултат на пренос на топлина през кожуха

където k е коефициентът, характеризиращ процеса на пренос на топлина през корпуса.

, W / (m 2 grad)

където  k \u003d 0,08 W / (mgrad) е топлопроводимостта на материала на корпуса;

d n \u003d 0,146 m е външният диаметър на нагревателя;

d k \u003d 0,190 m - външен диаметър на корпуса;

h n \u003d 0,012 m - височина на нагревателя;

h k \u003d 0,022 m - височина на корпуса.

T t е температурата на външната повърхност на корпуса, определена от 7-мата термодвойка

4.5. Топлинният поток, преминаващ през тестовите проби, се определя чрез топлопроводимост

, W

4.6. Определя се коефициентът на топлопроводимост на изпитвания материал

, W / (mgrad)

където Q  е топлинният поток, преминаващ през изпитваната проба посредством топлопроводимост, W;

 \u003d 0,005 m - дебелина на пробата;

- площ на една проба, m 2;

d \u003d 0,140 m - диаметър на пробата;

T g, T x - съответно температури на горещата и студената повърхност на пробата, К.

4.7. Коефициентът на топлопроводимост зависи от температурата, следователно получените стойности на  са свързани със средната температура на пробата

Резултатите от обработката на експерименталните данни са въведени в таблица 1.

маса 1

Резултати от измервания и обработка на експериментални данни

4.8. Използвайки графично-аналитичния метод за обработка на получените резултати, зависимостта на топлопроводимостта на изследвания материал  от средната температура на пробата T m се получава под формата

където  0 и b- се определят графично въз основа на анализа на графиката на зависимостта \u003d f (T m).

ПРОБНИ ВЪПРОСИ

Кои са основните начини за пренос на топлина?

Какво се нарича топлопроводимост?

Какви са особеностите на механизма на топлопроводимост в проводници и твърди диелектрици?

Какви закони описват процеса на топлопроводимост?

Какво се нарича плоска стена?

Какви са граничните условия?

Какво е естеството на температурната промяна в плоска стена?

Какво е физическото значение на коефициента на топлопроводимост?

Защо са необходими познания за коефициента на топлопроводимост на различни материали и как се определя стойността му?

Какви са методологичните особености на метода на плоския слой?

ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТОПЛОТЕНС С БЕЗПЛАТНА КОНВЕКЦИЯ

цел на работата: да се изследват закономерностите на конвективния топлообмен, като се използва примера на топлообмен при свободна конвекция за случаи на напречен и надлъжен поток около нагрята повърхност. Да придобие умения за обработка на резултатите от експерименти и представянето им в обобщен вид.

Задачата:

1. Определете експерименталните стойности на коефициентите на топлопреминаване от хоризонтален цилиндър и вертикален цилиндър към средата при свободна конвекция.

2. Чрез обработка на експериментални данни се получават параметрите на критерийни уравнения, характеризиращи процеса на свободна конвекция спрямо хоризонталните и вертикалните повърхности.

ОСНОВНИ ТЕОРЕТИЧНИ РАЗПОРЕДБИ.

Има три основни метода за пренос на топлина, които се различават значително един от друг по своята физическа природа:

топлопроводимост;

конвекция;

топлинно излъчване.

При топлопроводимост носителите на топлинна енергия са микрочастици от материя - атоми и молекули, при топлинно излъчване - електромагнитни вълни.

Конвекция- Това е начин за пренос на топлина поради движението на макроскопични количества материя от една точка в пространството в друга.

По този начин конвекцията е възможна само в среди, които имат свойството на флуидност - газове и течности. В теорията за преноса на топлина те обикновено се означават с термина "течност", без да се прави разлика, ако не се изисква да се посочва отделно, между капкови течности и газове. Топлопредаването чрез конвекция обикновено е придружено от топлопроводимост. Този процес се нарича конвективен топлообмен.

Конвективен топлообменЕ съвместен процес на пренос на топлина чрез конвекция и топлопроводимост.

В инженерната практика най-често те се занимават с процеса на конвективен топлообмен между повърхността на твърдо тяло (например повърхността на стената на пещ, нагревателно устройство и др.) И течност, която къпе тази повърхност. Този процес се нарича топлообмен.

Разсейване на топлината- частен случай на конвективен топлообмен между повърхността на твърдо тяло (стена) и течната среда, която го измива.

Разграничете принудително и безплатно (естествено)конвекция.

Принудителна конвекциявъзниква под действието на сили на натиск, които се създават принудително, например от помпа, вентилатор и др.

Свободна или естествена конвекциявъзниква под въздействието на масови сили от различно естество: гравитационни, центробежни, електромагнитни и др.

На Земята в условията на гравитацията се получава свободна конвекция, поради което тя се нарича термична гравитационна конвекция... В този случай движещата сила на процеса е силата на повдигане, която възниква в средата при наличие на нехомогенност в разпределението на плътността в рамките на разглеждания обем. По време на топлообмен такава нехомогенност възниква поради факта, че отделните елементи на средата могат да бъдат при различни температури. В този случай по-нагретите и следователно по-малко плътни елементи на средата ще се движат нагоре под действието на силата на повдигане, носейки топлина със себе си, и по-студени и следователно по-плътни елементи на средата ще потекат към свободното пространство, както е показано на фиг. един.

Фигура: 1. Характерът на движението на потоците в течност със свободна конвекция

Ако на това място е разположен постоянен източник на топлина, тогава при нагряване плътността на нагретите елементи на средата ще намалее и те също ще започнат да се носят нагоре. И така, докато има разлика в плътността на отделните елементи на средата, тяхната циркулация ще продължи, т.е. безплатната конвекция ще продължи. Призовава се свободна конвекция, възникваща в големи обеми от средата, където нищо не пречи на развитието на конвективни потоци безплатна конвекция в неограничено пространство... Свободната конвекция в неограничено пространство, например, се извършва при отопление на помещения, отопление на вода в котли за топла вода и много други случаи. Ако развитието на конвективни потоци е възпрепятствано от стените на канали или междинни слоеве, които са изпълнени с течна среда, тогава процесът в този случай се нарича безплатна конвекция в затворени пространства... Този процес се извършва например по време на топлообмен във въздушните пространства между дограмата.

Основният закон, описващ процеса на конвективен топлообмен е законът на Нютон-Ричман... В аналитична форма за стационарен температурен режим на топлопреминаване той има следната форма:

,

където
- елементарното количество топлина, отделено за елементарен период от време
от елементарна повърхност с площ
;

- температура на стената;

- температура на течността;

е коефициентът на топлопреминаване.

Коефициент на топлопреминаванепоказва колко топлина се отделя за единица време от единица повърхност с температурна разлика между стената и течността от един градус. Единицата за измерване на коефициента на топлопреминаване в системата SI е W / m 2 ∙ град. При стабилен стационарен процес коефициентът на топлопреминаване може да се определи от израза:

, W / m 2 ∙ град

където - топлинен поток, W;

- повърхност на топлопреминаване, m 2;

- температурна разлика между повърхността и течността, град.

Коефициентът на топлопреминаване характеризира интензивността на топлопредаването между стената и течността, която я измива. По своята физическа природа конвективният топлопренос е много сложен процес. Коефициентът на топлопреминаване зависи от много голям брой различни параметри - физическите свойства на течността, естеството на потока на течността, скоростта на потока на течността, размера и формата на канала и много други фактори. В тази връзка е невъзможно да се даде обща зависимост за теоретично намиране на коефициента на топлопреминаване

Коефициентът на топлопреминаване може най-точно и надеждно да бъде определен експериментално въз основа на уравнение (2). В инженерната практика обаче при изчисляване на процесите на топлопреминаване в различни технически устройства по правило не е възможно да се извърши експериментално определяне на стойността на коефициента на топлопреминаване при условията на реален обект в пълен мащаб поради сложност и високи разходи за създаване на такъв експеримент. В този случай, за да се реши проблемът с определянето на , теория на подобието.

Основната практическа стойност на теорията за сходството е, че тя позволява да се обобщават резултатите от отделен експеримент, проведен върху модел в лабораторни условия, за целия клас реални процеси и обекти, подобни на процеса, изследван по модела. Понятието за подобие, което е добре известно по отношение на геометричните фигури, може да бъде разширено до всякакви физически процеси и явления.

Клас на физическите явленияЕ набор от явления, които могат да бъдат описани чрез една обща система от уравнения и имащи еднаква физическа природа.

Единично явление- това е част от клас физически явления, които се различават в определени условия на уникалност (геометрични, физически, начални, гранични).

Подобни явления- група явления от същия клас със същите условия на недвусмисленост, с изключение на числовите стойности на величините, съдържащи се в тези условия.

Теорията за сходството се основава на факта, че размерните физически величини, характеризиращи явлението, могат да бъдат комбинирани безразмерни комплекси, и така че броят на тези комплекси ще бъде по-малък от броя на размерните величини. Получените безразмерни комплекси се извикват критерии за сходство... Критериите за сходство имат определен физически смисъл и отразяват влиянието не на една физическа величина, а на целия им набор, включен в критерия, което значително опростява анализа на изследвания процес. Самият процес в този случай може да бъде представен като аналитична зависимост
между критериите за сходство
характеризиращи отделните му аспекти. Такива зависимости се наричат критерийни уравнения... Критериите за сходство са кръстени на учените, които са допринесли значително за развитието на хидродинамиката и теорията на топлопренасянето - Нуселт, Прандтл, Грасхоф, Рейнолдс, Кирпичев и др.

Теорията за сходството се основава на 3 теореми за сходство.

1-ва теорема:

Явления, подобни един на друг, имат едни и същи критерии за сходство.

Тази теорема показва, че при експерименти е необходимо да се измерват само онези физически величини, които се съдържат в критериите за сходство.

2-ра теорема:

Първоначалните математически уравнения, които характеризират даден физически феномен, винаги могат да бъдат представени като връзка между критериите за сходство, които характеризират това явление.

Тези уравнения се наричат критериален... Тази теорема показва, че резултатите от експериментите трябва да бъдат представени под формата на критерийни уравнения.

3-та теорема.

Подобни са онези явления, за които критериите за сходство, съставени от еднозначни условия, са равни.

Тази теорема определя условието, необходимо за установяване на физическо сходство. Извикват се критерии за сходство, съставени от еднозначни условия определящ... Те определят равенството на всички останали или решителенкритерии за сходство, което всъщност вече е предмет на 1-ва теорема за сходство. По този начин 3-та теорема за подобието разработва и задълбочава 1-ва теорема.

При изучаване на конвективен топлопренос най-често се използват следните критерии за сходство.

Критерий на Рейнолдс (Re) - характеризира връзката между силите на инерция и силите на вискозно триене, действащи в течност. Стойността на критерия Рейнолдс характеризира режима на потока на течността при принудителна конвекция.

,

където - скорост на флуида;

- коефициент на кинематичен вискозитет на течността;

- определяне на размера.

Критерий на Grashof (Гр) - характеризира връзката между силите на вискозно триене и силата на повдигане, действаща в течност, със свободна конвекция. Стойността на критерия Grashof характеризира режима на потока на течността при свободна конвекция.

,

където - ускорение на гравитацията;

- определяне на размера;

- температурен коефициент на обемно разширение на течността (за газове
където - определяне на температурата по скалата на Келвин);

- температурна глава между стената и течността;

- температурата на стената и течността, съответно;

- коефициент на кинематичен вискозитет на течността.

Критерий на Нуселт (Nu) - характеризира съотношението между количеството топлина, предадена чрез топлопроводимост, и количеството топлина, предадено чрез конвекция по време на конвективен топлообмен между повърхността на твърдо вещество (стена) и течност, т.е. с топлообмен.

,

където - коефициент на топлопреминаване;

- определяне на размера;

- коефициент на топлопроводимост на течността на границата на стената и течността.

Критерий Peclet (Пе) - характеризира съотношението между количеството топлина, получена (отдадена) от потока на флуида и количеството топлина, предадена (отдадена) чрез конвективен топлообмен.

,

където - дебит на течността;

- определяне на размера;

- коефициент на термична дифузия;

- съответно коефициентът на топлопроводимост, изобарен топлинен капацитет, плътност на течността.

Критерий на Прандтл (Pr) - характеризира физичните свойства на течността.

,

където - коефициент на кинематичен вискозитет;

- коефициент на термична дифузия на течността.

От разгледаните критерии за сходство може да се види, че най-важният параметър при изчисляване на процесите на конвективен топлопренос, който характеризира интензивността на процеса, а именно коефициентът на топлопреминаване  е включен в израза за критерия на Нуселт. Това доведе до факта, че за решаването на проблемите с конвективния топлопренос чрез инженерни методи, базирани на използването на теорията за сходството, този критерий е най-важният от дефинираните критерии. Стойността на коефициента на топлопреминаване в този случай се определя съгласно следния израз

В тази връзка критерийните уравнения обикновено се пишат под формата на решение по отношение на критерия на Нуселт и имат формата на степенна функция

където
- стойностите на критериите за сходство, характеризиращи различни аспекти на разглеждания процес;

- числени константи, определени въз основа на експериментални данни, получени при изследване на клас от подобни явления върху модели емпирично.

В зависимост от вида на конвекцията и специфичните условия на процеса, набора от критерии за сходство, включени в уравнението на критерия, стойностите на константите и корекционните коефициенти могат да бъдат различни.

При практическото приложение на критерийните уравнения е важен въпросът за правилния избор на определящия размер и определящата температура. Определящата температура е необходима за правилното определяне на стойностите на физичните свойства на течността, използвана при изчисляване на стойностите на критериите за сходство. Изборът на определящия размер зависи от относителното положение на потока на течността и повърхността, която се измива, т.е. от естеството на нейния поток. В този случай човек трябва да се ръководи от наличните препоръки за следните типични случаи.

Принудителна конвекция, когато течността се движи вътре в кръгла тръба.

- вътрешен диаметър на тръбата.

Принудителна конвекция по време на движение на флуида в канали с произволно сечение.

- еквивалентен диаметър,

където - площ на напречното сечение на канала;

- периметъра на участъка.

Кръстосан поток около кръгла тръба със свободна конвекция (хоризонтална тръба (виж фиг. 2) с термична гравитационна конвекция)

е външният диаметър на тръбата.

Фиг. 2. Естеството на потока около хоризонтална тръба по време на термична гравитационна конвекция

Надлъжен поток около плоска стена (тръба) (виж фиг. 3) по време на термична гравитационна конвекция.

- височина на стената (дължина на тръбата).

Фигура: 3. Естеството на потока около вертикална стена (тръба) по време на термично гравитационна конвекция.

Определяне на температурата е необходимо за правилното определяне на термофизичните свойства на средата, стойностите на които варират в зависимост от температурата.

При топлопредаването като определяща температура се приема средната аритметична стойност между температурата на стената и течността

При конвективния топлообмен между отделни елементи на средата вътре в разглеждания обем като определяща температура се приема средната аритметична стойност между температурите на елементите на средата, участващи в топлообмена.

В настоящата статия разглеждаме процедурата за провеждане на лабораторен експеримент и метода за получаване на критерийни уравнения за 2 типични случая на протичане около нагрята повърхност (напречна и надлъжна) със свободна конвекция на различни газове спрямо хоризонтални и вертикални цилиндри.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЧАСТ.