Лабораторный практикум по теплообмену

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ  
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
Кафедра физической и вычислительной механики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ  
ПО ТЕПЛООБМЕНУ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Томск 
2016

РАССМОТРЕНО И ОДОБРЕНО методической комиссией механико-математического факультета 
Протокол от   18 февраля   2016  г.  № 2   
Председатель комиссии О.П. Федорова 
 
 
 
 
 
 

В методическом пособии представлен комплекс лабораторных работ для сту
дентов 3-го курса бакалавриата механико-математического факультета ТГУ. 

Цель лабораторных работ состоит в освоении практических навыков 

экспериментального 
определения 
температуры, 
тепловых 
потоков, 

коэффициентов теплоотдачи и теплоемкости для наиболее простых, но 

практически важных процессов. 

Для студентов направления «Механика и математическое моделирование» 

механико-математического 
факультета, 
а 
также 
других 
специальностей, 

изучающих основы теплообмена в рамках курса механики сплошных сред. 
 
 
 
СОСТАВИТЕЛЬ: 
зав. кафедрой физической и вычислительной механики,  
д-р физ.-мат. наук Е.Л. Лобода 
 
 
 
 
 
 
 
© Томский государственный университет, 2016 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № I  
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ  
ТЕМПЕРАТУРЫ. 
ТЕРМОПАРНЫЙ СПОСОБ 
 
В 
процессах 
теплообмена 
важным 
фактором 
является 
распределение температур в пространстве и времени. Измерение 
температур исследуемых объектов является неотъемлемой составляющей исследовательского процесса и зачастую представляет 
самостоятельную непростую задачу. 
В настоящее время существует много способов определения 
температуры. Их можнo разбить на две больших группы – 
контактные и бесконтактные методы. Способы имеют как свои 
достоинства, так и недостатки, и свою область применения [1, 2]. К 
контактным методам относятся различные термометрические 
методы и, в том числе термопарный, к неконтактным, в основном, – 
методы по определению характеристик излучения, например, термография. 
Наиболее широкое распространение в науке и технике получил 
именно термопарный способ из-за относительной простоты 
реализации, 
широкой 
области 
измеряемых 
температур 
и 
небольших  размеров датчиков (и вследствие этого мало 
искажающий процессы теплопередачи). 
 
1. Принцип измерения температур 
 
Если в замкнутой  цепи, составленной из разнородных 
(физически и химически) металлических проводников, места 
соединений А и В имеют различную температуру (рис.1), то в цепи 
возникает электродвижущая сила (термоЭДС) и появляется ток, 
который зависит от величины этой ЭДС и сопротивления цепи [4]. 
 

Рис. 1. Схема термопары 
 
В общем случае термоЭДС растет с увеличением разности 
температур соединений (спаев). Этот факт и лег в основу термопарного метода измерения температуры. По величине термоЭДС 
определяется температура одного из спаев, зная температуру 
второго спая. Распределение температуры вдоль проводников 
а и в  при этом не играет никакой роли (явление Зеебека). Таким 
образом, если обозначить через Е величину термоЭДС в цепи, то  
)
(
2
1
T
T
f
E


,                                  (1.1) 
где Т1, Т2 – температуры спаев, т.е. температуры в точках А и В. 
В большинстве случаев f – линейная функция, а при широкой 
области 
изменения 
2
1
T
T
T



 хорошо 
аппроксимируется 
квадратичной функцией. В общем случае для нахождения Т1 
необходимо знать обратную функцию 
1

f
 и температуру второго 
спая Т2, тогда 
)
(
1
2
1
E
f
T
T



.                                   (1.2) 
Если f – линейная, причем f(0) = 0, то из (1.2) легко получаем 




E
T
T
2
1
,                                        (1.3) 

где 

 E
E
f
)
(
;

 удельная 
дифференциальная 

термоэлектродвижущая сила (если Е измерена в мВ, Т – в К, то 
[  ]=мВ/К). Также   называют тарировочным коэффициентом 
термопары (тарировка – соотнесение, перевод одной физической 
величины в другую).