4. Метод вимірювання:

В запропонованій роботі коефіцієнт температуропровідності визначають методом регулярного режиму. Сутність методу полягає в нагріванні зразка циліндричної форми за умов сталої температури поверхні (граничні умови теплообміну третього роду) і вимірюванні різниці температур поверхні зразка і середини. За таких умов нагрівання при встановленні регулярного режиму теплопровідності швидкість зміни температури з часом є сталою:

(5.3)

де  = t_n - t_c: t_n - температура поверхні зразка: t_c - температура середини зразка.

О тже, для визначення коефіцієнта температуропровідності необхідно виміряти швидкість зміни різниці температур поверхні і середини зразка. Якщо за даними спостережень побудувати напівлогарифмічний графік нагрівання, відкладаючи в здовж осі абсцис час, а вздовж осі ординат ln , то його частина починаючи з часу ^*, яка відповідає регулярному режиму, буде прямою лінією і характеризуватиме темп регулярного режиму нагрівання матеріалу. Величину m визнають як тангенс кута нахилу прямого відрізка до осі абсцис (див. рис. 5.3.)

Коефіцієнт пропорційності m в рівнянні 5.3 зв'язаний з коефіцієнтом температуропровідності матеріалу зразка і залежить від форми зразка. Для зразка, виконаного у вигляді циліндра радіусом R:

(5.4)

Рівняння 5.3 i 5.4 дають підставу для обчислення коефіцієнту температуропровідності з експерименту.

5. Експериментальна установка:

Експериментальна установка (див.рис 5.4.) складається з зразка (важкого бетону) 1, відформованого в циліндричному корпусі 2. На зовнішній поверхні корпусу розташований електричний нагрівальний елемент 6, який живиться від терморегулятору 7. Терморегулятор дозволяє підтримувати температуру поверхні зразка сталою. Зовні циліндр захищений шаром теплоізоляції 8 для спрямування теплового потоку в середину зразка. В середині і на поверхні зразка розташовані термодатчики 3 і 4, які разом з вимірювальним пристроєм 5 дозволяють вимірювати температури у відповідних точках.

Р исунок 5.4. Схема експериментальної установки: 1 – зразок що досліджується: 2 – корпус: З, 4 – термодатчики: 5 - пристрій для вимірювання температури: 6 - електричний нагрівальний елемент: 7 - терморе­гулятор: 8 - шар теплоізоляції.

6. Порядок проведення експерименту

Перед проведенням експерименту необхідно ознайомитися з лабораторним обладнанням, порядком проведення роботи, правилами техніки безпеки і доповісти викладачу про готовність до експерименту.

Експеримент проводять в такій послідовності:

1.Вимірюють радіус зразка.

2.Вмикають тумблер «Живлення» лабораторної установки.

3.Тумблер «Термодатчик зразка» встановлюють в положення «Середина».

4. Вмикають тумблер «Термостат» лабораторної установки.

5. Через кожну 1 хвилину протягом 7 хвилин вимірюють температуру середини та поверхні зразка перемикаючи тумблер.

6. Вимикають тумблер «Нагрівач» і «Живлення» установки.

7. Результати вимірювань оформляють в таблиці 5.1 і 52.

Таблиця 5.1. Характеристики об'єкта досліджень.

Характеристика	Значення
Матеріал досліджуємого зразка	Пісчаний бетон
Щільність зразка, ρ, кг/м3	1900
Теплопровідність зразка, , Вт/(м °С)	1.02
Теплоємність зразка, с, Дж/(кг °С)	800
Радіус зразка, R, м

Таблиця 5.2. Результати вимірювання температур.

№	Час нагрівання , с	tc,°C	tn,°C	 = tn - tc , °C	ln
1.	60
2.	120
3.	180
4.	240
5.	300
6.	360
7.	420