Протокол результатов измерений

Принципиальная схема установки

Установка состоит из стеклянного проточного калориметра 1, в котором помещён электрический нагреватель 2. Электрическая мощность нагревателя регулируется латером (Л) и измеряется с помощью амперметра (А) и вольтметра (V).

Подача воздуха осуществляется вентилятором 3. Температура воздуха на входе и выходе из калориметра измеряется термометрами 4. Измерение объёмного расхода воздуха, протекающего через калориметр, производится газовым счетчиком 5.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ознакомившись со схемой установки и её элементами, заготовив протокол наблюдений (см. табл. 1), включают тумблер "Сеть", при этом должна загореться контрольная лампочка. Включить вентилятор, для чего включают тумблер "Вентилятор" и одновременно нажимают кнопку. Регулируя латром напряжение, установить режим нагрева воздуха, заданный преподавателем. После установления стационарного режима занести показания приборов в протокол наблюдений. Затем повторяют исследования при следующих режимах нагрева. Объемный расход воздуха через рабочий элемент определяют с помощью газового счетчика. Для этого засекают время одного оборота стрелки счетчика (за один оборот прокачивается 5 дм³ воздуха). По окончании работы установить автотрансформатор в нулевое положение, отключить нагреватель, затем вентилятор и обесточить стенд.

Таблица 1

Протокол результатов измерений

№ п/п эксперимента	t1	t2	J	U	Q
°C	°C	A	B	Вт

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

В работе определяется средняя объёмная теплоёмкость воздуха при постоянном давлении методом проточного калориметрирования. Суть метода заключается в том, что поток газа, протекающий через нагреватель, на выходе будет иметь большую температуру, чем на входе. При установившемся режиме работы установки расход воздуха в единицу времени, температура на входе в калориметр и количество подводимого к воздуху тепла остаются постоянными. Поэтому будет постоянной и температура воздуха на выходе из калориметра

Газовый счетчик, установленный на входе в калориметр, измеряет объемный расход воздуха. Поэтому можно записать

, (6)

где t₁, t₂ - температура воздуха на входе и выходе из калориметра, °С; - объёмный расход воздуха через калориметр, приведенный к нормальным условиям, m³/с; - средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/м³·К; Q – количество теплоты подведенное к воздуху электронагревателем калориметра, Вт.

1. По показаниям амперметра и вольтметра определяют количество теплоты, подведенное к воздуху для каждого режима нагрева

, (7)

где η – коэффициент, зависящий от температуры воздуха и определяется по графику (приложение 1), I – сила тока А, U – напряжение, В.

2. Определяют объемный расход воздуха через калориметр

, (8)

где τ – время одного оборота стрелки газового счетчика, с.

3. Объёмный расход воздуха при нормальных условиях:

P₀ = 1.013·10⁵ Па, Т₀ = 273 К; - нормальные условия

P_t, T_t – давление и температура воздуха в реальных условиях

;

.

4. Из уравнения (6) определяют значение для каждого режима.

5. Определяют массовую, объемную и мольную теплоемкости при постоянном давлении для каждого режима

или , (9)

где ρ – 1,29 кг/м³ – плотность воздуха; R = 287 Дж/кг·К – газовая постоянная для воздуха; μ = 29 кг/кмоль – молекулярный вес воздуха.

6. Определяют мольную и объемную теплоемкости при постоянном объеме для каждого режима

или . (10)

7. По формуле (4) вычисляют величину показателя адиабаты.

8. Используя приложение 4, значения теплоемкостей c_p, c_v, c'_p, c'_v, μc_ρ, μc_ν в диапазоне температур от t₁ (температура воздуха на входе в калориметр) до t₂ (температура воздуха на выходе из калориметра) можно определить по формуле для каждого режима

, (11)

где С|₀^t – среднее значение теплоемкости в интервале температур от 0°С до t°С.

9. Абсолютную погрешность определяют по формуле для каждого режима

. (12)

10. Относительная погрешность определяется по формуле для каждого режима

. (13)

Результаты расчетов сводят в табл. 2.

Таблица 2

Протокол результатов вычислений

Способ определения теплоемкости	Мольная теплоемкость, кДж/кмоль	Массовая теплоемкость, кДж/кг·К	Объемная теплоемкость, кДж/м3·К
Экспериментально 2
По таблицам 2
|∆с| 2
|δс| 2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дать определение удельной теплоёмкости.

2. Определение массовой, объемной и мольной теплоёмкости. Взаимосвязь между ними.

3. В каких единицах измеряются теплоёмкости?

4. Что такое истинная теплоёмкость?

5. Дать определение средней теплоёмкости. Дать графическое представление в координатах q-t.

6. Написать уравнение количества теплоты через среднюю теплоёмкость.

7. Чем отличаются теплоёмкости идеальных и реальных газов?

8. Что такое теплоёмкость при постоянном объеме и теплоёмкость при постоянном давлении?

9. Почему теплоёмкость газа при постоянном давлении всегда больше теплоёмкости при постоянном объеме?

10. Объяснить смысл всех величин, входящих в уравнение Майера?

11. Объяснить величину К. Как она определяется?

12. Напишите уравнение теплоёмкости в дифференциальной форме?

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВО ВЛАЖНОМ ВОЗДУХЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы - углубление знаний по разделу "влажный воздух", изучение методики расчета параметров влажного воздуха, изучение методики экспери­ментального определения параметров влажного воздуху усвоение основных понятий о влажном воздухе; умение проводить расчет параметров влажного воздуха с использованием h - d - диаграммы.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Влажный воздух представляет собой механическую смесь сухого воздуха и водяного пара. В основном влажный воздух используется при давлениях, близких к атмосферному, поэтому с достаточной точностью и сухой воздух и водяной пар, составляющие влажный воздух, можно считать идеальными газа­ми. При расчетах с влажным воздухом применимо уравнение Менделеева-Клапейрона

рV=MRT, (1)

а также закон Дальтона

р=р_в+р_п, (2)

где р – давление смесей, Па; р_в, р_п – парциальное давление сухого воздуха и водяного пара, Па.

Количество водяного пара, содержащееся в 1 м³ влажного воздуха, называется абсолютной влажностью воздуха, она равна плотности пара при его парциальном давлении

, кг/м³ (3)

где ρ_П, р_П, R – соответственно плотность, парциальное давление и газовая постоянная пара, кг/м³, Па, Дж/кг·К; Т – температура влажного воздуха. К.

Отношение абсолютной влажности воздуха к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре называется относительной влажностью

. (4)

Если температура влажного воздуха меньше или равна температуре насыщенного водяного пара при давлении влажного воздуха, то будет равна плотности насыщенного пара при данной температуре. Относительная влажность может быть также приблизительно найдена из уравнения

. (5)

Для характеристики влажного воздуха пользуются также понятием влагосодержание, под которым понимают отношение массы водяного пара, содержащегося в смеси, к массе сухого воздуха

. (6)

Величину d обычно измеряют в граммах влаги на 1 кг сухого воздуха, со­держащегося во влажном воздухе. Воспользовавшись уравнением идеального газа и законом Дальтона, выражение (6) можно записать в таком виде:

, (7)

где μ_П и μ_В – молекулярные массы водяного пара (μ_П = 18 кг/моль) и сухого воздуха (μ_в = 28,97 кг/моль).

Газовая постоянная влажного воздуха (R) может быть определена по уравнению Клапейрона-Менделеева для газовой смеси

, (8)

где R_В – газовая постоянная сухого воздуха (R_В = 287 Дж/кг*К).

Та температура, до которой надо охладить при постоянном давлении влажный воздух, чтобы он стал насыщенным (φ = 100 %), считается точкой росы (t_р).

На практике для определения относительной влажности пользуются психрометром. Прибор состоит из двух термометров, шарик одного из них обернут влажной тканью. За счет испарения влаги, температура воздуха возле ткани понижается, вследствие чего показания сухого и мокрого термометров различны. По показаниям психрометров величина может быть найдена из специальной психрометрической таблицы или по h - d диаграмме влажного воздуха. Применение h - d диаграммы существенно облегчают расчет процессов изменения со­стояния влажного воздуха. В этой диаграмме (см. приложение 3) по оси абсцисс отложено влагосодержание (d), а по оси ординат - энтальпия (h). Для более удобного расположения отдельных линий на диаграмме координатные оси расположены под углом 135°. Однако в диаграммах наклонная ось не вычерчивается, а вместо нее из начала координат проводится горизонталь, на которую значения dспроектированы с наклонной оси. Кроме того, па диаграмме нанесены изотермы t_c = const, t_M = const, линии = const и Р_п ⁼ f(d).

Основные процессы, имеющие место при выполнении данной работы, показаны на рис. 1.

Рис. 1. Основные процессы при выполнении данной работы

Точка 1 соответствует параметрам атмосферного воздуха, которая определяется по показаниям психрометра (Т_с1, Т_м1). Процесс нагрева воздуха до Т_с2 протекает при d = const (точка 2). В процессе сушки материала в сушилке (линия 2-3) происходит увеличение влагосодержания и понижение температуры сушильного агента. Параметры сушильного агента на выходе из сушильной камеры (точка 3) определяются по показаниям психрометра (Т_с3, Т_м3). Если в процессе сушки вся теплота расходуется на удаление влаги, происходит теоретический (адиабатный) процесс (линия 2-4), который протекает при h = const. Параметры точки 4 определяются на пересечении изотермы Т_с3 и процесса 2-4 при h₂ = const.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Принципиальная схема установки для исследования процессов во влаж­ном воздухе представлена на рис. 2

Рис. 2. Схема установки для исследования процессов во влажном воздухе

Установка представляет собой модель сушильной камеры, в которой су­шильным агентом является воздух, а просушиваемым материалом - ткань, смо­ченная водой. Основными элементами установки являются калорифер 1 с нагревателем 2 и сушильной камерой 3, внутри которой находится увлажненный материал 4.

Мощность обогревателя регулируется латром (Л) и измеряется амперметром (А) и вольтметром (V). Воздух в калорифер подается вентилятором 5, а расход измеряется газовым счетчиком (6). Из калорифера горячий воздух направляется в сушильную камеру, проходя через влажную ткань, высушивает ее, а затем выходит в помещение. Параметры воздуха на входе и выходе из установки определяются психрометрами 7 и 8. Температура горячего воздуха после калорифера измеряется термопарой 9 градуировки ХК в комплексе с потенциометром ПП – 63 сосуд Дьюара заполненный смесью льда и воды 10.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ознакомившись со схемой установки и ее элементами, включить тумблер «Сеть», при этом должна загореться контрольная лампочка. После чего включить тумблер «Вентилятор» и одновременно нажать кнопку. Регулируя латром напряжения, установить мощность нагревателя калорифера 50-55 Вт. При достижении установившегося режима (через 50-60 мин.) снимают показания амперметра, вольтметра, психрометров потенциометра ПП – 63. расход воздуха определяют с помощью газового счетчика. Для этого засекают время одного оборота стрелки счетчика (за один оборот прокачивается 5 дм³ воздуха). Все замеры повторяют три раза с интервалом в 2-3 мин. Результаты измерений заносят в протокол наблюдений (табл. 1).

Таблица 1

Протокол результатов измерений

Номер опыта	Тс1	Тм1	Тс2	Тс3	Тм3	В	U	I	τ
К	К	мВ	К	К	К	Па	В	А	с
Среднее

ОБРАБОТКА ТЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ

1. По h-d диаграмме (приложение 3) определяют энтальпию и влагосодержание воздуха в точках 1-4, а также Р_п – парциальное давление водяного пара в точке 2.

2. Определяют расход воздуха

, м³/с, (9)

где τ – время одного оборота стрелки, с.

3. Определяют массовый расход сушильного агента

, кг/с, (10)

где Р_В = В-Р_П, Па; R = 287 Дж/кг*К – газовая постоянная воздуха.

4. Рассчитывают количество испарений влаги на 1 кг сухого воздуха

∆d = d₃ – d₁, г/кг. (11)

5. Вычисляют количество теплоты, затраченное на испарение этой влаги (без учета потерь):

q_исп =h₃ - h₂, кДж/кг. (12)

6. Измеряют массу испаренной воды:

М = L(d₃ – d₁) = L∆d, г/с. (13)

7. Находят расходы теплоты на нагрев сушильного агента

Q_са = L(h₂ – h₁), кВт. (14)

8. Определяют общие потери теплоты в установке

Q_пот = I·U·10^-3 - Q_са, кВт. (15)

Результаты расчетов сводят в табл. 2.

Таблица 2

Протокол результатов вычислений

h1	d1	h2	d2	h3	d3	h4	d4	L	M	Qса	Qпот
кДж/кг	г/кг	кДж/кг	г/кг	кДж/кг	г/кг	кДж/кг	г/кг	кДж/кг	г/кг	кВт	кВт

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется влажным воздухом?

2. Что называется насыщенным и ненасыщенным влажным воздухом?

3. Закон Дальтона применительно к влажному воздуху.

4. Что называется абсолютной влажностью?

5. Что называется относительной влажностью воздуха?

6. Что называется влагосодержанием влажного воздуха?

7. В каких пределах может изменяться влагосодержание?

8. Что называется температурой точки росы?

9. Как изображаются основные процессы воздуха в h-d диаграмме?

10. Каким образом определить параметры влажного воздуха, если известны показания сухого и мокрого термометров?

Лабораторная работа № 3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЛОЯ

Целью работы является изучение методики экспериментального определения коэффициента теплопроводности изоляционных материалов и приобретение навыков проведения теплотехнического эксперимента.

ЗАДАНИЕ

1.Определить значение среднего коэффициента теплоемкости исследуемого материала при трех-четырех температурных режимах.

2.Построить график зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры материала.

3.Оценить погрешность полученных экспериментальных результатов.

4.Составить отчет по выполненной работе.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

По закону Фурье плотность теплового потока в процессе кондукции в твердом теле определяется величинами температурного градиента и коэффициента теплопроводности, т.е.

, Вт/м², (1)

где λ - коэффициент теплопроводности, характеризующий способность различных веществ всех состояний проводить теплоту. Он численно равен количеству теплоты, переносимой кондукцией через 1 м² изотермической поверхности в секунду при градиенте температуры 1 К/м.

Коэффициент теплопроводности, таким образом, зависит от температуры, давления и рода вещества, а для изоляционных материалов на его величину также существенно влияют плотность, структура, пористость и влажность.

Градиент температуры характеризует направление максимального изменения температуры в температурном поле. Температурное поле в сплошных средах описывается дифференциальным уравнением теплопроводности и условиями однозначности, характеризующими тепловое взаимодействие рассматриваемого тела с окружающей средой. Для данного случая дифференциальное уравнение имеет вид:

, (2)

где Т – температура, К;

τ – время, с;

X, Y, Z – прямоугольные координаты;

a = λ/cρ, м²/с, коэффициент теплопроводности материала;

с, ρ – соответственно теплоемкость и плотность материала в Дж/(кг·К) и кг/м³.

Решение уравнения (2) для бесконечно длинной цилиндрической стенки (1>>d) при стационарных граничных условиях 1-го рода имеет вид

, К, (3)

или

, К, (4)

где Т_с1 и Т_с2 – температуры на внутренней и внешней поверхностях цилиндрической стенки, °С;

d, d₁, d₂ - диаметры цилиндрической стенки соответст­венно для произвольной, внутренней и внешней цилиндриче­ских поверхностей;

l – длина цилиндрической стенки, м;

Q – тепловой поток через стенку, Вт.

Из уравнения (4) следует, что если в процессе эксперимента, измерить, тепловой поток Q, проходящий через цилиндрическую стенку заданных размеров (d₁, d₂, l) и температуру двух произвольных цилиндрических поверхностей стенки (например, внутренней и наружной) Т_с1 и Т_с2 при установившемся тепловом режиме, то можно вычислить средний коэффициент теплопроводности материала стенки

,Вт/м·К, (5)

Если определить зависимость коэффициента теплопроводности от температуры, то рассчитанное по формуле (5) значение λследует отнести к средней температуре

, К. (6)

Если изменить тепловой поток Q, то соответственно изменится температурное поле в стенке. Это позволяет измерить коэффициент теплопроводности при различных температурах материала и получить его зависимость от температуры. Если зависимость по опытным данным оказывается в пределах погрешности эксперимента, то можно считать в пределах этой погрешности , постоянной величиной. В противном случае зависимость коэффициента теплопроводности от температуры необходимо учитывать.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Схема экспериментального стенда показана на рис. 1.

Исследуемый образец материала 1 в форме полого цилиндра диаметром 40/27 мм и длиной 1 =1 м плотно установлен на керамической трубке 2, внутри которой расположен электрический нагреватель из нихромовой проволоки 3. На нагревательный элемент подается выпрямленное переменное напряжение через выключатель ВК и лабораторный автотрансформатор типа РНО-5.

Электрическая мощность, подводимая к нагревательному элементу, измеряется методом амперметра-вольтметра. В стационарном состоянии поток теплоты, создаваемый нагревателем 2, полностью проходит радиально через исследуемый образец. За счет тепловой изоляции торцевые потери стенок у исследуемого образца сведены к нулю.

Температура внутренней поверхности образца измеряется тремя (хромель-копель) термопарами T₁, Т₂ и Т₃, а наружной - термопарами Т₄, T₅ и Т₆ одной и той же градуировки. ЭДС термопар измеряется с помощью прибора ОВЕН.

Все термопары подключены к прибору ОВЕН через многоточечный переключатель термопар 7 ПТМ-12.

Рис. 1. Принципиальная схема установки

По данным измерений вычисляются средняя температура холодных спаев

, К . (7)

Изменение температурного режима установки производится по заданию преподавателя с помощью автотрансформатора.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ

Перед проведением опытов студенты должны ответить на контрольные вопросы и подготовить протокол измерений. После проверки преподавателем готовности студентов разрешается приступить к проведению эксперимента.

Внимание: включение установки производится только лаборантом или преподавателем!

После подачи электрического напряжения на стенд измеряется температура холодных спаев Т_х и устанавливается первый из заданных преподавателем режим работы. Так как опыты на стенде должны проводиться в стационарном режиме, то начало измерений должно производиться не ранее одного часа после установки заданного режима. Установление стационарного режима контролируется следующим образом: периодически через каждые 2-3 минуты производится запись показаний прибора ОВЕН 2ТРМ0. Если ЭДС термопар изменится не более чем на 0.01...0.02мВ за это время; то режим можно считать установившимся и после двух контрольных серий замеров можно перейти к основным измерениям.

На установившемся режиме основные измерения производятся не менее трех раз по каждому прибору. Рекомендуется следующая форма протокола измерений.

Таблица 1

Протокол результатов измерений

№ режимов

№ серии замеров

I, A

U, B

Показания термопар

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

мВ

К

мВ

К

мВ

К

мВ

К

мВ

К

мВ

К

среднее

среднее

среднее

Среднее

Внимание. Результаты измерений и их первичная обработка обязательно обсуждаются с преподавателем, после чего можно переходить к следующему режиму работы установки.

Тепловой поток через исследуемый образец определяется мощностью электрического нагревателя

Q = I · U, Вт. (8)

Среднее значение температуры на внутренней t_c1 и наружной t_c2 поверхностях образца определяется по формулам

, К (9)

, К. (10)

Средняя температура образца определяется по формуле:

, К. (11)

Среднее значение коэффициента теплопроводности материала при температуре t_ср рассчитывается по формуле (5).

Обработка результатов

Обработке подлежат результаты только тех измерений, которые получены в стационарном процессе теплопроводности.

По найденным значениям коэффициента теплопроводности строится график зависимости λ= f(t).

Точность полученных экспериментальных значений коэффициента теплопроводности оценивается по предельной относительной погрешности результата

, (12)

где , , , - соответственно предельные относительные погрешности прямых измерений тока, напряжения, длины и перепада температур;

- коэффициент Стьюдента – Фишера, зависящий от доверительной вероятности оценки погрешности α и числа измерений.

По найденным значениям коэффициента теплопроводности строится график зависимости.

Результаты расчетов оформляются протоколом следующей формы, куда вносят усредненные показатели приборов.

Таблица 2

Протокол результатов вычислений

№ режима	I, A	U, B	Q, Вт	, K	, K	Tср, К	λ, Вт/(м*К)	(∆λ/λ), 100%

В отчете по лабораторной работе должны быть представлены:

1. Схема лабораторной установки.

2. Краткое описание методики опыта.

3. Протоколы измерений и результатов.

4. График зависимости λ = f(t).

5. Оценка предельной погрешности результатов измерений с указанием типов применяемых приборов и их точности.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Дать определение температурного поля.

2. Изотермическая поверхность. Определение, примеры.

3. Что такое температурный градиент?

4. Коэффициент теплопроводности, его смысл и размерность?

5. Почему исследуемый в работе образец можно считать бесконечно длинным?

6. Тепловой поток, его смысли размерность?

7. Граничные условия первого, второго и третьего рода.

8. Дифференциальное уравнение теплопроводности в общем виде.

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЦИЛИНДРА ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ

В НЕОГРАНИЧЕННОМ ОБЪЁМЕ

Цель работы: углубление знаний пo теории теплоотдачи при свободном движении жидкости - естественной конвекции в неограниченном объеме, ознакомление с методикой опытного исследования процесса и получение навыков экспериментирования

В результате работы должны быть усвоены понятия свободного движения жидкости, конвективного теплообмена и зависимость коэффициента теплоотдачи от различных факторов.

ЗАДАНИЕ

1. Определить значение среднего коэффициента теплоотдачи для горизонтального цилиндра при свободном движении воздуха и установить его зависимость от температурного напора.

2. Обработать результату опытов по средней теплоотдаче в обобщенном критериальном виде.

3. Построить зависимость , .

4. Составить отчет о выполненной работе.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ИМЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Свободное движение - движение возникающее вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц жидкости. Подобное движение всегда возникает около |тела, если температура этого тела отличается от температуры окружающей среды. Тогда в окружающей среде устанавливается неравномерное распределение температуры и свободное движение частиц жидкой или газообразной среды. По мере нагревания частицы жидкости или газа становятся легче и поднимаются вверх, а на их место поступают более холодные частицы. Теплота, воспринятая частицами жидкости или газа от тела, переносится в окружающую среду.

Количество перенесенной теплоты будет тем больше, чем большее скорость жидкости или газа, скорость тем больше, чем больше разность температур тела и окружающей его среды. Кроме того, интенсивность теплоотдачи зависит от физических свойств среды, от формы и положения в пространстве.

В настоящей работе требуется установить влияние температурного напора на значение среднего коэффициента теплоотдачи от горизонтальной трубки к окружающему воздуху при свободной конвекции.

Средний коэффициент теплоотдачи определяется по соотношению

; Вт/(м²·К), (1)

где тепловой поток от нагретого тела, передаваемый путем конвекции, Вт;

площадь поверхности тела м²;

температура поверхности тела, ºС;

температура окружающей среды, °С.

На рис.1 приведена схема лабораторной установки, которая состоит из стальной полированной трубки 1 с внешним диаметром , длиной . Внутри трубки установлен электронагреватель 2. регулирование электрической мощности нагревателя осуществляется автотрансформатором 5. Напряжение и сила тока, потребляемая нагревателем, измеряются вольтметром 3 и амперметром 4.

Для измерения температурного поля на поверхности трубки вмонтировано шесть термопар типа хромель-копель.

Термоэлектродвижущая сила (термо-э.д.с.) термопар измеряется с помощью прибора ОВЕН 2ТРМ0, который подключается к термопарам через переключатель 7 типа IIМТ-12. Схема заделки термопар показана на рис. 1.

Ознакомившись с описанием установки и методикой измерений необходимо детально разобраться, в электрической схеме обогрева трубки. Далее следует заготовить протокол для записи измеряемых величин, (U I, t_c, t_ж) и проверить правильность подключения измерительных; приборов.

После того, как, установка подготовлена к работе и проверена исправность всех её элементов, включают нагреватель.

Рис. 1. Принципиальная схема установки

Геометрия трубки указана на стенде:

d - диаметр трубки - 25 мм;

l - длина трубки 1000 мм.

Донаступления стационарного режима мощность нагревателя поддерживают постоянной в течение 50-70 мин. О наступлении стационарного режима свидетельствует постоянство показаний любой из шести термопар, установленных на внешней поверхности трубки.

Измеряются следующие величины; сила тока и падение напряжения в нагревателе, температура в шести точках (t_с1, t_с2, t_с3, t_с4, t_с5, t_с6) и температура окружающей среды t_ж.

Температура воздуха вдали от трубки t_жизмеряется ртутный термометром. Все измерения при данном температурном режиме проводятся три раза через 3-5 мин. Всего исследуется три температурных режима,

Вес измеренные величины заносятся в табл. 1 протокола измерений.

Таблица 1

Протокол измерений

№ п/п	U В	I A	Показания термопар	ºC