Ocena i podpis prowadzącego: ……………………………………

Wstęp teoretyczny

Współczynnik przewodzenia ciepła jest cechą danego materiału i nie jest zależny od jego

grubości. Wyrażany jest znakiem λ i jednostką [W/mK]. W zależności od materiału przyjmuje

wartości z bardzo szerokiego zakresu od 10-3 do 103 W/mK. Istniejące urządzenia

do pomiarów przewodnictwa cieplnego są oparte na metodzie stacjonarnej i niestacjonarnej.

Metody te umożliwiają wyznaczenie przewodności cieplnej bezpośrednio

z gradientu temperatury.

Prawo Fouriera – dotyczy przewodzenia ciepła przez ośrodki przewodzące w stanie ustalonym. Zasada pomiaru strat elementu grzejnego do otoczenia wynika z prawa Fouriera. Prawo to jest sformułowane w następujący sposób:

Gęstość strumienia cieplnego jest wprost proporcjonalna do gradientu temperatury, przy czym λ jest współczynnikiem proporcjonalności i nosi nazwę przewodności cieplnej właściwej.

,

gdzie

• q - natężenie strumienia ciepła, 

• λ - współczynnik przewodzenia ciepła, inaczej przewodność cieplna, 

• T - temperatura, 

•  - pochodna temperatury w kierunku prostopadłym do powierzchni izotermicznej

1. Schemat stanowiska

A. upust

B. izolator

C. grzałka

D. obciążniki

1. komputer z kartą AD

2. Mierniki temperatury

3.zasilacz grzałki

Dodatkowo stanowisko wyposażone jest w woltomierz.

1. Wykonane czynności:

   • Przygotowanie stanowiska,

   • Uruchomienie programu Delphi 7,

   • Przygotowanie upustu,

   • Nałożenie tekturowego izolatora,

   • Przymocowanie termopar,

   • Przyklejenie folii,

   • Umieszczenie grzałki na izolatorze,

   • Przyłożenie obciążników w celu unieruchomienia grzałki,

   • Włączenie grzałki,

   • Regulacja mocy dostarczonej do grzałki

   • Analiza danych wraz oraz wykresów otrzymanych z projektu,

   • Wykonanie wykresów,

   • Analiza oraz wnioski.

2. Opis wektorów:

   • Czas [s]/L.p

   • Temperatura dolna (td)

   • Temperatura górna (tg1)

   • Temperatura górna (tg2)

   • Δt₁ = temperatura górna 1 – temperatura dolna

   • Δt₂ = temperatura górna 2 – temperatura dolna

   • Napięcie zasilające grzałkę (Vg)

   • Moc [W]

   • Przewodność 1 – λ₁

   • Przewodność 2 – λ₂

3. Opis okna programu oraz wyniki pomiarów

• Td – temperatura dolna

• Tg1 – temperatura górna 1

• Tg2 – temperatura górna 2

• Czas pomiaru [s]

Moc [W] Podczas pomiaru początkowo co 400s następnie co 600s, zwiększano moc o 0,5W. Otrzymane wyniki przedstawiono na wykresach.

Dzięki aproksymowanym wykresom uzyskano stabilne w czasie wartości do których dąży temperatura górna przy konkretnych wartościach mocy na grzałce.

• Dla mocy 0,25W temperatura dąży do 27^○25

• Dla mocy 0,75W temperatura dąży do 36^○55

• Dla mocy 1,25W temperatura dąży do 44^○967

• Dla mocy 1,75W temperatura dąży do 52^○5

• Dla mocy 2,25W temperatura dąży do 61^○23

Dla mocy 0,25W i czasu pomiaru 0-400s otrzymano aproksymowany wykres:

Oś X – czas [s]

Oś Y – temperatura górna 2 [^oC]

2. Dla mocy 0,75W i czasu pomiaru 400-1000s otrzymano aproksymowany wykres:

Oś X – czas [s]

Oś Y – temperatura górna 2 [^oC]

3. Dla mocy 1,25W i czasu pomiaru1000-1600s otrzymano aproksymowany wykres:

Oś X – czas [s]

Oś Y – temperatura górna 2 [^oC]

4.Dla mocy 1,75W i czasu pomiaru 1600-2200s otrzymano aproksymowany wykres:

Oś X – czas [s]

Oś Y – temperatura górna 2 [^oC]

5.Dla mocy 2,25W i czasu pomiaru 2200-2800s otrzymano aproksymowany wykres:

Oś X – czas [s]

Oś Y – temperatura górna 2 [^oC]

Ostatni z wykresów był aproksymowany:

Oś X – temperatura górna 2 [^oC]

Oś Y – moc [W]