Опис експериментальної установки. Плоска пластина – калориметр 1 (рис
Плоска пластина – калориметр 1 (рис. 3.4) розміщена на стенді у достатньо великому об’ємі так, щоб звести до мінімуму вплив випадкових вимушених потоків повітря на процеси біля поверхні.
Пластина виготовлена з ізоляційного матеріалу з малим коефіцієнтом теплопровідності, що зменшує перетікання теплоти в стінці калориметра і дозволяє створити на поверхні практично постійну густину теплового потоку. Обігрівання обох поверхонь пластини здійснюється за допомогою одного внутрішнього електричного нагрівника. Нагрівник приєднаний до мережі змінного струму через автотрансформатор 6, за допомогою якого змінюється потужність струму. Параметри струму вимірюються вольтметром і амперметром.
Температура по висоті калориметра вимірюється термопарами 2, гарячі спаї яких розміщеніусередині однієї з його поверхонь. Декілька термопар розміщено по ширині калориметра для контролю перетікань теплоти до бокових торцевих поверхонь. Термопари (18 шт.) розташовані по висоті частини калориметра, яка обігрівається, з визначеним кроком. Кінці гарячих спаїв усіх термопар підведені до перемикача 3. Холодні спаї знаходиться у навколишньому повітрі, температура якого вимірюється термометром 5. Електрорушійна сила термопар вимірюється цифровим мілівольтметром 4.
Порядок виконання роботи
1. Включити стенд, підготувати до роботи прилади.
2. Визначити момент часу, коли настане стаціонарний тепловий режим. З цією метою через кожні 3 … 5 хв. треба вимірювати показання однієї з термопар. Якщо показання не змінюються, можна починати вимірювання.
|
|
|
3. Записати показання приладів до протоколу дослідних даних.
4. Установити автотрансформатором параметри електричного струму для наступного режиму.
Вимірювання провести для трьох заданих значень потужності нагрівника.
Протокол експериментальних даних
Роботу виконав студент _________ групи № ___
1) розміри ділянки калориметра, що обігрівається: висота 
=___ м; ширина 
=___ м;
2) температура навколишнього повітря 
= ___°С;
3) 
=___ мВ – поправка до термо-ЕРС термопар на температуру холодного спаю (визначається з таблиці 1Д за )
| № режиму | I | II | III | ||||||||
| Струм I, А |
|
|
| ||||||||
| Напруга U, В |
|
|
| ||||||||
| № термопар
| Крок термо- пар Δx, мм | Коор-динати х, мм |
|
|
оС |
|
| ||||
|
мВ |
|
| |||||||||
| 1 2 3 … 18 | |||||||||||
,Примітка. Розміри калориметра, крок та координати термопар вказані на стенді; – вимірюване мілівольтметром значення термо-ЕРС термопар; 
– приведене до нульової температури значення термо-ЕРС; 
– місцеві температури поверхні калориметра, знайдені за 
з табл.1Д додатку.
|
|
|
Викладач______________ (підпис)
Методика обробки експериментальних даних
1. За дослідними значеннями температур поверхні калориметра будуються графіки 
для кожного режиму(рис. 3.5).
2. Обчислюється для кожного режиму середня температура поверхні калориметра 
, як середньоінтегральне планіметричне значення. Для цього користуються яким-небудь наближеним способом, наприклад, прямокутників, а весь діапазон графічного інтегрування розділяють на 
або більше рівних частин (див. рис. 3.5):
.
3. Розраховується середня густина результуючого теплового потоку випромінюванням між поверхнею калориметра і оточуючими тілами за формулою, Вт/м2,
,
де 
– інтегральний ступінь чорноти поверхні калориметра ( = 0,8); 
= 5,67 Вт/(м2×К4) – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.
4. Тепловий потік, що виділяється у нагрівнику, Вт,
.
5. Визначається конвективна складова густини теплового потоку, Вт/м2,
,
де 
– площа поверхні теплообміну, м2; 
.
6. Розраховується середній коефіцієнт тепловіддачі для кожного режиму, Вт/(м2 ·К4),
.
|
|
|
7. Будується графік залежності 
.
Далі для одного з режимів за вказівкою викладача розраховуються місцеві коефіцієнти тепловіддачі.
8. За місцевими значеннями температур стінки 
для вибраного режиму визначається місцева густина теплового потоку випромінюванням, Вт/м2,
.
9. Визначається місцева густина теплового потоку конвекцією, Вт/м2,
.
10.Розраховується місцевий коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2 ·К4),
.
11. Будується графік залежності 
(див. рис. 3.2).
Далі розрахунки зводять до таблиці.
| № |
|
|
|
|
| 1 2 3 … 18 |
Примітка. Фізичні властивості повітря 
, 
, 
та критерій 
вибирають з таблиці 2Д додатку за визначальною температурою ; 
– координата розрахункової точки, м.
12. Будується графік залежності 
(див. рис. 3.3).
13. Визначається постійна n за рівнянням (3.9)і с – за (3.8).
14. Результати дослідів у безрозмірній формі слід порівняти з рівняннями (3.10) або (3.12) в залежності від діапазону досліджень, який визначається добутком 
.
Зміст звіту по роботі
1. Принципова схема установки.
2. Протокол вимірювань.
3. Обробка експериментальних даних.
4. Графіки , , , 
= = 
.
5. Висновки.
Контрольні питання
|
|
|
1. Яка фізична природа вільного конвективного руху?
2. Як розраховують місцеві і середні коефіцієнти тепловіддачі?
3. Які фактори впливають на коефіцієнт тепловіддачі при природній конвекції?
4. Які величини вимірюються в ході експерименту?
5. Як визначається конвективна складова теплового потоку?
6. Чому дослідні результати слід представляти у виді зв'язку між безрозмірними комплексами – критеріями подібності?
7. Який вид має критеріальне рівняння для природної конвекції?
8. Який фізичний зміст критеріїв подібності, що входять до критеріального рівняння для природної конвекції?
9. Що називають визначальною температурою та визначальним геометричним розміром?
Лабораторна робота 3.2
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 599; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!