Опис лабораторної установки

На (рис. 5.1) показана схема дослідної установки для знаходження коефіцієнта тепловіддачі при вимушеному русі повітря. Всередині мідної трубки 1 довжиною l =230мм і діаметром d = 45мм розміщений електричний нагрівач 2, напруга і сила струму регулюється лабораторним автотрансформатором 8 і вимірюються вольтметром V і амперметром А. Ізолятори 3 запобігають виходу тепла по краям трубки. Потік повітря утворює вентилятор 4, швидкість повітря

встановлюється регулятором 5. Температура стінки трубки фіксується за допомогою хромель-копелевої термопари 6, встановленої на поверхні трубки і підключеної через перемикач до приладу для вимірювання температури 7.

Таблиця 1

	5 - 80	80 - 5·10^3	5·10^3- 5·10^4	>5·10^4
	0,81	0,695	0,197	0,023
n	0,40	0,46	0,6	0,8

Рис. 5.1. Дослідна установка

Порядок виконання роботи

1. Включити установку в мережу.

2. Автотрансформатором 8 встановити силу струму (I₁=0,8 A) і регулятором 5 включити вентилятор 4.

3. Після встановлення стаціонарного режиму зняти показники всіх приладів і занести до таблиці 2.

4. Виміряти швидкість потоку повітря анемометром. Для цього треба визначити число обертів n робочого колеса анемометра за час t=60 c, потім знайти величини:

,

де R=45 мм-радіус робочого колеса анемометра, ω- кутова швидкість робочого колеса, -лінійна швидкість потоку повітря.

5. Термометром виміряти температуру повітря в лабораторії.

Таблиця 2

№ досліду	I,A	U,B	tcт,^оС		n,об/хв		, м/c
1. 2. 3.

6. Провести дослідження при трьох різних значеннях числа обертів n робочого колеса анемометра.

7. Після проведення дослідів відключити установку.

Обробка результатів експерименту

При постійній температурі трубки теплота Q, що виділяється на спіралі, не йде на її нагрівання, а повністю відводиться від поверхні за рахунок конвекціїї і випромінювання. Отже,

.

(5.9)

При цьому:

,	(5.10)
,		(5.11)

. (5.12)

де – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; – бокова поверхня трубки, ; – ступінь чорноти мідної трубки.

Для розрахунку із критеріального рівняння потрібно спочатку визначити критерій Рейнольдса і за його значенням знайти із таблиці 1 значення n і c та записати конкретний вид критеріального рівняння (5.7). Потім – визначити критерій і із нього – величину . Значення фізичних параметрів повітря взяти із таблиці 4 (лабораторна робота 4) за середньою температурою повітря у досліді. Результати розрахунку занести до таблиці 3.

Таблиця 3

Розрахункова величина	Позначення	№ формули	№ досліду
			1	2	3
Температура поверхні трубки	tст, ^oC;	5.2
Тепло, що виділяється на електроспіралі	Q, Вт	5.10
Променевий потік тепла	Qв, Вт	5.11
Конвективний потік тепла	Qк, Вт	5.9
Коефіцієнт тепловіддачі	α, Вт/м^2оС	5.1
Середня температура повітря	tср, ^oC	5.12
Критерій Рейнольдса	Re	5.4
Критерій Нуссельта	Nu	5.8
Коефіцієнт тепловіддачі	α	5.3