3. Экспериментальная часть
3.1 Лабораторная установка
Внешний вид лабораторной установки представлен на рис. 1. Установка монтируется на лабораторном столе 1. В качестве источника теплового (инфракрасного) излучения используется бытовой электрокамин 2 (ЭКПС-1,0/220), имеющий два нагревательных элемента 3 и 4 (мощностью 0,5 кВт каждый), выполненные в виде спирали и помещенные в кварцевые стеклянные трубки. В верхней части корпуса электрокамина расположены два выключателя 5 и 6. При нажатии на клавишу левого выключателя 5 включается только верхний нагревательный элемент 3. Правый выключатель 6 служит для дополнительного подключения нижнего нагревательного элемента 4 (при включенном верхнем) и получения максимальной мощности величиной 1 кВт (при выполнении лабораторной работы включать электрокамин на максимальную мощность не следует). Изменить наклон корпуса электрокамина можно, ослабив рукоятки 7.
На поверхности столешницы лабораторного стола 1 закреплены направляющие 8 для установки сменных защитных экранов 9, имеющих одинаковые габариты рамки (330×330 мм):
– экран металлический темный;
– экран металлический светлый;
– экран брезентовый;
– экран с цепями.
Интенсивность (плотность потока мощности) излучения (а также температура воздуха или экрана) регистрируется измерителем плотности тепловых потоков 10, к которому подключается один из зондов 11 (плотности потока или температуры; на рис 1 показан зонд плотности потока), имеющих датчик 12 и рукоятку 13. Зонд 11 крепится к стойке 14, установленной на плоском основании 15, с помощью струбцины 16. Фиксация зонда 11 за рукоятку 13 в струбцине 16 производится винтом 17, а крепление струбцины с зондом к стойке на заданной высоте – винтом 18. Перемещением стойки с зондом вдоль закрепленной на столе стандартной металлическоймиллиметровой линейки 19 можно изменять расстояние X от датчика 12 до источника излучения – электрокамина. Отсчет этого расстояния удобнее выполнять не по вертикальной проекции датчика на линейку, а по ближней к электрокамину границе основания 15 стойки 14. Если зафиксировать зонд 11 в струбцине 16 так, чтобы передний (обращенный к датчику) край
Рис 1. Общий вид лабораторной установки:
1 – стол; 2 – электрокамин; 3, 4 – нагревательные элементы электрокамина; 5, 6 – клавиши включения-выключения нагревательных элементов; 7 – рукоятки фиксации наклона электрокамина; 8 – направляющие; 9 – экраны; 10 – измерительный прибор; 11 – зонд; 12 – датчик зонда; 13 – рукоятка зонда; 14 – стойка; 15 – основание стойки; 16 – струбцина крепления зонда; 17, 18 – фиксирующие винты; 19 – линейка; 20 – воздуходувка; 21 – пульт управления воздуходувки; 22 – рукоятка регулирования расхода воздуха; 23 – шланг воздуходувки; 24 – держатель шланга; 25 – струбцина держателя шланга; 26…28 – фиксирующие винты
рукоятки 13 выступал из отверстия струбцины на 25 мм, то разность расстояний от основания 15 и датчика 12 до электрокамина составит для зонда теплового потока 250 мм (для температурного зонда фиксировать расстояние X при выполнении работы не требуется).
Для создания воздушного душа или воздушной завесы используется воздуходувка 20, подключаемая к электрической сети лаборатории через пульт управления 21 с рукояткой 22 для регулирования расхода воздуха. Поворот рукоятки 22 по часовой стрелке до упора соответствует максимальному расходу воздуха, поворотом до упора против часовой стрелки воздуходувка может быть выключена ( на пульте управления 21 это положение обозначено символом «О»). Для направления потока воздуха в нужную часть экрана свободный конец нагнетательного шланга 23 воздуходувки фиксируется в держателе 24, установленном с возможностью осевого перемещения и поворота в струбцине 25. Фиксация шланга 23 в держателе 24 осуществляется винтами 26, держателя 24 относительно струбцины 25 – винтом 27, а струбцины 25 на направляющей 8 – винтом 28.
Используемый в работе измеритель плотности теплового потока ИПП-2М позволяет измерять как собственно плотность потока (интенсивность теплового излучения, Вт/м2), так и температуру (в ºC). Внешний вид измерителя представлен на рис. 2. Прибор состоит из блока измерителя 1 (далее просто прибор) и двух зондов: зонда теплового потока 2 (длина 400 мм, диаметр датчика 27 мм) и температурного зонда 3 (длина 210 мм, диаметр датчика 10 мм). Температурный зонд предназначен для измерения главным образом поверхностной температуры. Подключение зондов к прибору осуществляется при помощи кабелей 4 и 5 (с соответствующими разъемами 6 и 7) к гнездам 8 и 9 на верхней боковой поверхности корпуса прибора: слева – гнездо 8 для подключения зонда теплового потока, справа – гнездо 9 для температурного зонда. На лицевой панели прибора расположен светодиодный индикатор 10 для отображения измеряемых величин. Диапазоны индикации: для плотности потока – 0…1999 Вт/м2 (разрешающая способность 1 Вт/м2), для температуры – (–50)…+200 ºC (разрешение 1 ºC). На левой боковой поверхности корпуса прибора расположен клавишный переключатель 11 выбора измеряемой величины «ТЕМПЕРАТУ-
Рис. 2. Измеритель плотности тепловых потоков:
1 – блок измерителя; 2 – зонд теплового потока; 3 – температурный зонд; 4, 5 – кабели; 6, 7 – разъемы; 8 – гнездо подключения зонда теплового потока; 9 – гнездо подключения температурного зонда; 10 – индикатор; 11 – клавиша выбора измеряемой величины; 12 – сетевой выключатель; 13 – гнездо подключения зарядного устройства
РА – ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА», на правой боковой поверхности корпуса – клавиша 12 сетевого выключателя «ВКЛ – ОТКЛ», а на нижней боковой поверхности – гнездо 13 для подключения зарядного устройства (питание прибора осуществляется от встроенного аккумулятора; на необходимость подзарядки указывает появление точек на индикаторе 10).
Для подключения к прибору одного из зондов при выполнении данной лабораторной работы необходимо сначала протянуть через соответствующее отверстие струбцины 16 (рис. 1) разъем зонда с кабелем и ввести в это отверстие рукоятку 13 (рис. 1) зонда. После закрепления зонда в струбцине винтом 17 (рис. 1) разъем зонда можно подключать к соответствующему гнезду 8 или 9 (рис. 2) на корпусе прибора. Отключение зонда от прибора производится в обратном порядке.