Дослідження розподілів температури в полоскових провідниках
Зміст
Введення
. Опис установки
. Проведення експерименту
Висновок
Література
Введення
Вимірювання теплового поля тонких полоскових провідників може бути здійснено різними методами, кожен з яких пов'язаний з деякими труднощами. Контактний метод вимірювання не підходить, так як висока теплоємність контактирующего матеріалу. Для вимірювання теплового поля добре підходить пірометричний метод, але для проведення вимірювань необхідно підготувати досліджуваний об'єкт. Труднощі пірометричного методу вимірювання пов'язані з віддзеркаленням світла з поверхні досліджуваного матеріалу, нерівністю поверхні і т. Д.
Вимірювання коефіцієнта тепловіддачі також є великою проблемою, так як немає таблиць, в яких можна знайти відповідні значення. Відсутність таблиць пов'язано з тим, що даний коефіцієнт залежить від дуже багатьох параметрів (геометрії об'єкта, положення в просторі і т.д.)
В ході даної курсової роботи був розрахований коефіцієнт тепловіддачі з поверхні різних провідників, а також проведено експериментальне вимірювання температурного поля полоскових провідників пирометрическим методом за допомогою ІЧ-термографа SAT-S160
1. Опис установки
В якості зразків для вимірювання температурного поля використовувалися Полоскова провідники двох типів. Одні провідники були виготовлені з побутової алюмінієвої фольги, товщиною 15 мкм, і пофарбовані аерозольній емаллю Touch n Tone raquo ;. Другі провідники були виготовлені з матовою чорною фольги для кіновиробництва Black Aluminum Wrap raquo ;, товщиною 50 мкм. Поверхня даної фольги оброблена спеціальним чином для зменшення небажаних віддзеркалень. У ході роботи були використані провідники різної форми: провідники, вигнуті під прямим кутом і провідники у вигляді смужок. Усі провідники, використані в даній роботі, мали ширину 10 мм.
Провідники нагрівалися постійним електричним струмом, вироблюваним стандартним джерелом живлення Mastech DC Power Supply HY3030E, який дозволяє отримати струм до 30 A. Провідники підключалися послідовно до реостата і до джерела струму.
Розподіл температури по поверхні досліджуваних зразків визначалося за допомогою ІЧ-термографа SAT-S160, що дозволяє отримувати як картину розподілу температури, так і самі значення температури в будь-якій точці об'єкта. Діапазон вимірювання температури від - 20 ° С до + 250 ° С з точністю до 2 ° С, але не більше 2%.
2. Проведення експерименту
провідник пірометричний тепловіддача термограф
Для визначення коефіцієнта тепловіддачі були використані провідники у вигляді смужок. Термографах було виміряно теплове поле пластинок. Нижче представлені картини розподілу температури в провідниках.
Рис.1 а) - теплове розподілення у платівці, товщиною 50 мкм і шириною 10 мм, при проходженні через неї струму в 22 А. Як видно з малюнка, розподіл досить рівномірний; б) - теплове розподілення у платівці, товщиною 15 мкм і шириною 10 мм, при проходженні через неї струму в 7 А. Розподіл менш рівномірний, ніж для платівки, що має велику товщину.
Розподіл на рис.1 а) більш рівномірний, ніж на рис.1 б). Це обставина пов'язана з тим, що в місцях температурних максимумів на рис.1 б) фольга погано прилягає до поверхні підставки. Коефіцієнт теплопровідності в повітря набагато менше, ніж у матеріалу підставки, тому спостерігається температурна неоднорідність.
Визначимо теоретичне значення коефіцієнта теплопровідності. Необхідно враховувати, що на перерозподіл тепла, що виділяється протікає по провіднику струмом, впливають три процесу: теплопровідність, конвекційна тепловіддача з поверхні провідника і випромінювання. Для опису механізмів випромінювання, природною і примусової конвекції можна скористатися законом Ньютона-Рихмана з ефективним коефіцієнтом тепловіддачі:
де - коефіцієнт тепловіддачі при природній конвекції,
- коефіцієнт тепловіддачі при примусової конвекції,
- коефіцієнт тепловіддачі при випромінюванні, в припущенні, що провідник є сірим тілом,
- температура поверхні провідника, - температура навколишнього середовища, - довжина провідника в напрямку обдуває потоку повітря, - характерна довжина провідника, - постійна Стефана-Больцмана, - ступінь чорноти, - швидкість обдуває пові...
