Экспериментальная установка

Схема установки изображена на рисунке ниже:

Назначение и характеристика основных элементов установки:

1. Установка состоит из длинной толстостенной металлической трубы (7), внутри которой находится нагревательная спираль (8), подключенная к источнику питания (9). Для контроля температуры наружной поверхности трубы служат термопары (1)-(6), подключенные к многоканальному регистратору (11), каналам 1-3 соответствуют верхние термопары, каналам 4-6 соответствуют нижние термопары.

Параметры:

- длина трубы 1 м;

- диаметр трубы 5 см;

- толщина стенки 8 мм;

- площадь наружной поверхности 0,157 м².

Фактически в работе используется две трубы с разной степенью черноты поверхности (0,1 и 0,85). Труба, с которой в данный момент производятся операции, задается переключателем (13).

2. Нагреватель (8) подключен к регулируемому источнику питания (9), управление которым осуществляется с пульта (10). Фактическая мощность нагревателя: .

3. Температура окружающего воздуха измеряется термопарой (12), подключенной к многоканальному регистратору (11), канал 10.

4. Регистратор 11 отображает результаты измерений на табло либо через заданный интервал времени, либо при каждом включении. Если необходимо зафиксировать динамику изменения температуры, то удобнее всего запустить регистратор (нажатием кнопки "ПУСК") и оставить его в этом состоянии, каждую минуту будут фиксироваться текущие значения температур. Для однократного измерения удобно использовать последовательное нажатие кнопок "ПУСК" - "СТОП". Когда регистратор остановлен можно "прокручивать" вверх-вниз окно данных.

Задание

1. Запустите работу.

2. Переключателем 13 подключите левую (блестящую) трубу с =0,1.

3. Включите регистратор.

4. Включите блок питания. Устанавливая последовательно напряжения 50 В, 100 В, 150 В, 200 В, и дожидаясь установления теплового равновесия (1520 мин, можно использовать функцию программы "Скачок во времени") фиксируйте значения температур на поверхности трубы. Желательно каждую регистрацию данных повторять с интервалом 12 мин, для подтверждения установления теплового равновесия.

5. Используя формулы [1][4] рассчитайте для каждой температуры значение коэффициента теплоотдачи конвекцией.

6. Переключателем 14 подключите правую (зачерненную) трубу с =0,85. Повторите действия п.п.45.

7. Постройте графики зависимости

Работа № 10

Исследование конвекционной теплоотдачи при

принудительном движении газа внутри нагретой трубы

Цель работы: исследование механизма конвективного теплообмена при принудительном движении газообразной среды внутри тела цилиндрической формы.

Экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении газа внутри канала при любом режиме течения основывается на применении закона Нъютона-Рихмана:

[1]