6. Порядок проведення експерименту.

1. Перед проведенням дослідів перевіряють схему установки, вимірювальну апаратуру, заносять до протоколу початкову температуру дроту t₀, що дорівнює температурі навколишнього повітря, показання барометра P_A, поворотом циферблату сполучають нуль шкали мікрометра зі стрілкою.

2. За допомогою реостата встановлюють задану викладачем силу струму I. (Усього виконують 4 досліди при різних значеннях I).

3. Спостерігають за показаннями мікрометра до встановлення стаціонарного режиму (на це потрібно не менше 5 хвилин!), при цьому стрілка приладу повинна зафіксувати визначене значення подовження проводу Δl, що протягом досліду повинне бути практично постійним.

Таблиця 6.1. Результати вимірів

№	В и м і р ю в а н а в е л и ч и н а	В и м і р и
		1	2	3	4
1	Початкова температура дроту t0, °С.
2	Сила струму I, А.
3	Напруга U, В.
4	Показання мікрометра, мм.

4. Після встановлення стаціонарного режиму одночасно фіксують показання всіх приладів і записують їх до протоколу.

5. Установлюють нові значення сили струму I і переходять до п.3.

7. Порядок обробки результатів вимірів.

1. За формулою (6.13) розраховують температуру дроту t_c.

2. За формулою (6.10) з використанням формул (6.11) і (6.12) визначають теплоту, передану конвекцією Q_КОНВ.

3. Для кожного досліду обчислюють коефіцієнт тепловіддачі за формулою (6.2):

,

де F – площа поверхні теплообміну, що обчислюється за формулою (6.14); Δt – різниця між температурою дроту t_c і навколишнього повітря t₀.

Δt = t_C – t₀ (6.15)

4. Для всіх дослідів фіксують визначальну температуру t_Р = t₀ (температуру оточуючого повітря) і знаходять значення властивостей повітря при даній температурі за довідковими даними (табл 6.3).

Теплоємність повітря для всього діапазону робочих температур приблизно приймаємо C_P 1 кДж/кг·К.

5. Обчислюють критерії:

Прандтля – за формулою (6.6), або взяти з таблиці 2.3.

Грасгофа – за формулою (6.5), де в якості визначального лінійного розміру l береться довжина дроту, яка дорівнює 1 м. Коефіцієнт об’ємного розширення повітря β при постійному атмосферному тиску р_А = const для кожного досліду розраховується за формулою:

β = (6.16)

Нуссельта – за формулою (6.3), де α для кожного досліду обчислюється за формулою (6.2), а в якості визначального лінійного розміру l, як і при визначенні критерію Грасгофа, береться довжина дроту.

Таблиця 6.2. Результати обчислень

№	В и з н а ч а є м а в е л и ч и н а	Д о с л і д и
		1	2	3	4
1	Температура дроту tс, °С
2	Поверхня дроту F, м2.
3	Визначальна температура tP = t0,°С
4	Коеф. oб’ємного розширення β,1/К
5	Коеф. теплопровідності λ, Вт/(м·К)
6	Коефіцієнт динамічної в’язкості повітря при tP μ, Па∙с
7	Коефіцієнт кінематичної в’язкості повітря при tP ν, м2/c
8	Загальний тепловий потік Q, Вт
9	Втрати тепла на випромінювання QРАД., Вт
10	Втрати тепла через клеми QКЛ., Вт
11	Конвективний потік тепла QКОНВ., Вт
12	Коефіцієнт тепловіддачі α, Вт/(м2·К)
13	Критерій Нуссельта Nu
14	Критерій Грасгофа Gr
15	Критерій Прандтля Pr
16	Геометричний розмір l0, м.

6. Обчислюють для всіх дослідів (формула 6.8) значення висоти дроту (l₀), починаючи з якої коефіцієнт тепловіддачі стає незалежним від геометричного розміру поверхні теплообміну.

Усі результати заносять у таблицю 6.2.

За даними таблиці 6.2. будують у подвійному логарифмічному масштабі графік залежності Nu = f (Gr · Pr), апроксимуючи його прямою лінією. З графіка визначають значення показника n, яке дорівнює тангенсу кута нахилу прямої, та значення постійної C. Значення C можна також визначити зі співвідношення (6.7), для будь-якої точки прямої.

Рис. 6.4.

Таблиця 6.3.Теплофизичні властивості повітря

t°С	λ · 10 2 Вт/м·К	μ · 10 5 Н·с/м2	ν · 10 5 м2/с	Pr
10 20 30	2,55 2,62 2,69	1,77 1,82 1,87	1,42 1,51 1,60	0,705 0,703 0,701