4. Дослідна установка

Рис.1. Схема дослідної установки:

1 – труба , d = 8,5 мм, l = 730 мм; 2 – дифузор; 3 – вентилятор; 4, 5 – трубки для виміру динамічного напору; 6, 7 – дифманометри (тягорівнеміри); 8 – термопари; 9 – потенціометр; 10 – кожух; 11 – електронагрівач; 12 – лабораторний автотрансформатор; 13 – вольтметр; 14 – амперметр; 15 – термометр

Установка (рис.1) складається з труби 1 (d = 0,0085 м), яка є електронагрівачем 11 з кожухом 10. Усередині труби рухається потік повітря, що подається вентилятором 3. Витрата повітря може регулюватися зміною числа обертів вентилятора. У трубі 1 установлені трубки повного напору 4 і статичного тиску 5, які приєднані до диференціальних манометрів (тягорівнеміри) 6 та 7. Крім того, на трубі 1 установлені 12 термопар 8. Величина ЕДС термопари визначається потенціометром 9. Нагрівання повітря, що рухається по трубі, регулюється за допомогою лабораторного автотрансформатора 12 шляхом зміни потужності нагрівача, що визначається за показниками амперметра 14 і вольтметра 13. Температура повітря на вході та виході з труби 1 визначається термопарами 1, 12.

5. Методика проведення досліду

5.1. Тепловий потік нагрівача, Вт

де I – сила струму, А; =0,94 – коефіцієнт теплових втрат;

U – напруга, В; =0,96.

5.2. Тепловий потік, сприйнятий повітрям, Вт

або

де експериментальна масова ізобарна теплоємність повітря,

Дж/кг К;

температура повітря на виході з нагрівальної ділянки та

вході в нього.

G – масова витрата повітря, кг/с;

де об'ємна витрата повітря, м³/с;

середня швидкість повітря, м/с;

внутрішній діаметр труби, м;

щільність повітря при температурі , кг/м³;

;

де ρ₀ =1,293 кг/м³ – щільність повітря при нормальних фізичних умовах;

В – барометричний тиск, мм.рт.ст;

P_СТ – надлишковий статичний тиск повітря в трубі, мм.вод.ст.

5.3. Швидкість повітря визначається по динамічному напору, м/с,

де h_ДИН – динамічний напір, мм.вод.ст., множення якого на прискорення вільного падіння g = 9,81 м/с² є перекладом тиску в Н/м², адже динамічний напір – це кінетична енергія повітряного потоку, що у Міжнародній Системі Одиниць, для 1 кг повітря має вигляд, Н/м².

або

5.4. Експериментальна масова ізобарна теплоємність повітря

5.5. Середнє значення теплоємності повітря при середній температурі знаходиться по емпіричній формулі, Дж/(кг К)

5.6. Після чого визначається відносна похибка,

.

6. Проведення досліду та обробка результатів вимірів

Дослід проводиться в наступній послідовності.

6.1. Установлюється який-небудь режим роботи (задається викладачем).

6.2. На цьому режимі вимірюється динамічний напір повітря h_ДИН...

6.3. Вимірюється статичний напір P_СТ.

6.4. Виміряються:

- сила струму I, А; - температура t_ВХ , °С (термопара 0; 1 );

- напруга U, В; - температура t_ВИХ, °С (термопара 2;… 12).

6.5. Вимірюється барометричний тиск B, мм рт. ст.

6.6. Експеримент повторюється для наступного режиму, що задається зміною потужності нагрівання і числа обертів вентилятора.

6.7. Результати вимірів заносять у табл.2.

Таблиця 2

Таблиця вимірів

№ пп	Найменування величини	Режими
		1	2
1	Сила струму I, А
2	Напруга U, В
3	Температура повітряного потоку на виході tВИХ °C	2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
4	Сила струму I, А
5	Напруга U, В
6	Температура повітряного потоку на виході tВИХ °C	2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
7	Динамічний напір у трубі hДИН, мм вод. ст.
8	Надлишковий статичний тиск у трубі PСТ, мм вод. ст.
9	Барометричний тиск B, мм рт. ст.
10	Температура повітря на вході tВХ, °C

6.8. Проводять розрахунок. Результати розрахунку заносять у табл.3.

Таблиця 3

Таблиця розрахунків

№	Найменування величин	Формула	Режими
1	Динамічний напір на виході, Н/м^2	РД = 9,81hД
2	Середня температура потоку на виході, °C
3	Щільність повітря на виході, кг/м^3
4	Швидкість потоку на виході , м/с
5	Об'ємна витрата повітря, м^3/с
6	Масова витрата повітря, кг/с
7	Середня температура повітря в трубі, °С
8	Теплота, віддана стінкою труби потоку повітря, Вт
9	Експериментальні значення теплоємності, Дж/(кг К)
10	Середня масова ізобарна теплоємність повітря, Дж/(кг К)
11	Довідкове значення теплоємності сДОВ, Дж/(кгК)	1003,6
12	Відносна похибка, %

6.9. Висновки по лабораторній роботі записати у короткій формі.