Опис дослідної установки

Схема експериментальної установки для вивчення тепловіддачі за вільним рухом повітря у необмеженому просторі показана на рис.4.1.

Основним елементом дослідної установки є мідна горизонтальна труба 1 задовжки ℓ мм та зовнішнім діаметром d мм. Усередині труби знаходиться електричний нагрівник 2 з ніхромового дроту, що рівномірно намотаний на керамічну трубку 3 та закріплений на ній. Торці трубки закриті тепло- та електроізоляторами 5. Електронагрівник живиться від мережі змінного струму напругою 220 В через автотрансформатор 6, що дає можливість змінювати потужність, яка вимірюється ватметром 7.

Температура поверхні труби вимірюється шістьма хромель-копелевими (хромель – 90% Ni + 10% Cr; копель – 56% Cu + 44% Ni ) термопарами 4, гарячі спаї яких розміщені рівномірно на поверхні труби. Температура повітря визначається за термометром 10, розміщеним у приміщенні лабораторії. Електроди термопар виведені до перемикача, за допомогою якого вони почергово підєднуються до цифрового вольтметра 9, яким вимірюють електрорушійну силу (ЕРС). Замість цифрового вольтметра може використовуватись шеститочковий автоматичний самописний потенціометр 8. Температура поверхні труби визначається за верхньою шкалою, а її значення записуються на діаграмній стрічці.

Для подальших розрахунків знаходять середню температуру за стаціонарного теплового режиму, тобто коли температура стінки перестає змінюватись з часом.

На стендах, де ЕРС термопар вимірюється цифровим вольтметром 9, середня температура стінки труби t_c визначається за градуювальними таблицями хромель-копелевих термопар залежно від ЕРС, яку знаходять як суму середньої ЕРС термопар Е і поправки на температуру холодних спаїв Е. Температура холодних спаїв дорівнює температурі повітря у кімнаті t_п.

Рис.4.1.

Наприклад, середня ЕРС термопар становить Е=3,87мВ, температура повітря t_п = 18С. За градуювальною таблицею для цієї температури Е = 1,18 мВ. Тоді Е = Е + Е = 3,87 + 1,18 = 5,05 мВ.

За таблицею t_с = 74С.

Послідовність виконання роботи

1. Ознайомитися з описом установки. Підготувати табл.4.2 для запису показань приладів.

Таблиця 4.2

Дослід	Виміри	Потужність,	ЕРС термопар,	tc,С	tп,С
		W, Вт	мВ
	1
І	2
	3
Середнє значення
	1
ІІ	2
	3
Середнє значення
	1
ІІІ	2
	3
Середнє значення

2. Установити задану викладачем потужність нагрівника. Після досягнення стаціонарного теплового режиму, про що свідчить постійність температури поверхні труби (температурні криві на діаграмній стрічці йдуть вертикально), тричі з інтервалом 5 хв записати потужність нагрівника, температуру повітря та середню температуру поверхні труби.

3. Змінити потужність нагрівника, повторити експеримент. Їх кількість задає викладач.