4. Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка, принципиальная схема которой изображена на рисунке 2, предназначена для определения степени черноты двух тел – окрашенной медной трубы (элемент 1) и полированной стальной трубы (элемент 2).
Медная и алюминиевая трубы имеют одинаковые размеры: диаметр трубы d = 40мм, длина труб l = 470 мм.
В элементах 1 и 2 предусмотрена тепловая защита торцевых поверхностей. Температуры поверхности элементов измеряется с помощью термопар Т1, Т2 и т.д.(рисунок 2)
Электронагреватели подключены к источнику переменного тока через регуляторы напряжения Р1, Р2. Мощность, потребляемая электронагревателями (тепловой поток Q), определяется по ваттметрам PW1, PW2.
5. Проведение опытов и обработка результатов измерений
Опыты проводятся (после изучения устройства опытной установки и ознакомления с измерительной схемой) в следующем порядке. Включателем В включаются электрические нагревательные элементы НЭ1, НЭ2 и регуляторами напряжения Р1, Р2 устанавливается определенное значение мощности (тепловой поток), определенное по показаниями ваттметров PW1, PW2. В первом режиме мощность устанавливается в пределах от 30 до 50 Вт. По достижении установившегося теплового режима, при котором показания измерительных приборов сохраняются неизменными во времени, производиться запись показаний приборов в протокол (таблица 1) через равные промежутки времени между замерами (3 минуты).
Другие режимы задаются преподавателем. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2. По результатам расчетов производится сравнение степени черноты поверхности окрашенной меди (элемент 1) и полированной стали (элемент 2) с табличными значениями из литературы.
Таблица 1
Наименование величин |
Режим 1 |
Режим 2 |
||||||||||||||
Элемент 1 |
Элемент 2 |
Элемент 1 |
Элемент 2 |
|||||||||||||
Замеры |
1 |
2 |
3 |
Замеры |
1 |
2 |
3 |
Замеры |
1 |
2 |
3 |
Замеры |
1 |
2 |
3 |
|
Тепловой поток , Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температуры поверхности элементов труб |
1 |
|
|
|
6 |
|
|
|
1 |
|
|
|
6 |
|
|
|
2 |
|
|
|
7 |
|
|
|
2 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
8 |
|
|
|
3 |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
9 |
|
|
|
4 |
|
|
|
9 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
10 |
|
|
|
5 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
Средние значения температуры поверхности элементов , |
|
|
|
|
||||||||||||
Температуры окружающего воздуха , |
|
|
|
|
||||||||||||
Таблица 2
№ |
Наименование величины |
Определение величин и расчетные соотношения |
Первый режим |
|
Элемент 1 |
Элемент 2 |
|||
1. |
Критерий Грасгофа |
|
|
|
А. |
Коэффициент объемного расширения |
|
|
|
В. |
Определяющая температура |
|
|
|
C. |
Температурный напор |
|
|
|
D. |
Коэффициент кинематической вязкости воздуха |
|
|
|
2. |
Критерий Нуссельта |
|
|
|
А. |
Критерий Прандтля |
|
|
|
В. |
Коэффициенты, выбираются из л.р.№2 |
c |
|
|
n |
|
|
||
3. |
Поверхность трубы |
|
|
|
4. |
Коэффициент теплоотдачи |
|
|
|
А. |
Коэффициент теплопроводности воздуха |
|
|
|
5. |
Конвективная составляющая теплового потока |
|
|
|
6. |
Величина лучистого теплового потока |
|
|
|
7. |
Степень черноты |
|
|
|
8. |
Коэффициент излучения |
|
|
|
Оценка погрешности измерения
Оценка погрешности проводится по максимальной относительной погрешности измерения. В рассматриваемом случае максимальная погрешность определения степени черноты поверхности тела будет:
