Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки приведена на рисунке 1. Нагревательные элементы EK1, EK2, EK3 изготовленные из проводов одинаковой длины соответственно в виде, проволочной спирали без каркаса, прямой проволоки и проволоки, навитой на керамический каркас включены последовательно и запитаны от трансформатора TV1. Величина тока, протекающего через нагревательные элементы регулируется переменным резистором R1 при помощи устройства, состоящего из диодного моста VD1…VD4, тиристора VS1, блока управления =A1 и контролируется амперметром PA1. Напряжение на последовательно включенных нагревателях измеряется вольтметром PV1. Рядом с нагревателем EK1 расположен вентилятор М1. Напряжение на двигателе вентилятора, а соответственного и подача вентилятора подача регулируется автотрансформатором TV2, величина напряжения контролируется вольтметром PV2. Температура поверхности нагревательных элементов измеряется при помощи хромель-алюмелевых термопар BK1, BK2 и BK3, приваренных к середине элементов и подключенных через переключатель SA1 к прибору =А2 (милливольтметр Ш4501). Питание на установку подается через автоматический выключатель QF1, наличие питания контролируется индикаторной лампой HL1.

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки.

Порядок выполнения работы

Исследование зависимостей t_у=f(I).

При исследовании зависимостей t_у=f(I) для каждого значении тока записывают установившуюся температуру нагревателей. Величину тока нагревателей поддерживают до тех пор, пока температура не достигнет установившегося значения. Результаты измерений записывают в таблицу 1.

Коэффициент монтажа проволочной спирали без каркаса определяют по выражению

, (5)

где t_у.п и t_у.с – установившаяся температура соответственно нагревателя в виде прямой проволоки и нагревателя в виде спирали при одном и том же значении силы тока.

Ввиду взаимного экранирования витков теплоотдача спирали меньше, а установившаяся температура больше, чем прямой проволоки. Поэтому коэффициент монтажа равен или меньше единицы. Аналогично определяют коэффициент k_м.к монтажа проволоки, навитой на изоляционный каркас. Коэффициенты k_м.с и k_м.к находят для различных значений токов нагревателей и определяют их среднее значение. Коэффициенты теплоотдачи для нагревателей в виде спирали _с, проволоки _п, спирали навитой на каркас _к определяют из выражения (3). Результаты расчетов сводят в таблицу 1. Строят графические зависимости _с(_п, _к) = f(I).

Таблица 1 – Протокол измерений и расчетов.

Измерения					Расчеты
I, A	U, В	tу.с, 0С	tу.п, 0С	tу.к, 0С	P, Вт	kм.с	kм.к	с, Вт/оС	п, Вт/оС	к, Вт/оС

При исследовании зависимости t_у=f() на нагревательный элемент EK1 направляют поток воздуха от вентилятора M1. Зависимость скорости воздуха от напряжения на двигателе  = f(U_д) приведена на рисунке 2.

При неподвижном вентиляторе устанавливают такой ток нагревателя, чтобы его температура была 150…200⁰С. После этого при I=const изменяют скорость воздуха в воздуховоде, меняя напряжение на двигателе. Опыты проводят при скорости воздуха 0,3 – 1,2 м/с. При каждой скорости записывают установившуюся температуру нагревателя. Результаты измерений заносят в таблицу 2.

Рисунок 2 – Зависимость скорости воздуха от напряжения на двигателе вентилятора

Коэффициент среды для различных скоростей воздуха определяют по выражению

(6)

где t_у=0 и t_у - установившаяся температура нагревателя соответственно при скорости воздуха, равной нулю, и данной скорости  при том же токе.

Поскольку теплоотдача нагревателя в потоке воздуха больше, чем в неподвижном воздухе, то установившаяся температура в первом случае меньше, а коэффициент среды больше единицы. Результаты расчетов заносят в таблицу 2.

Таблица 2 – Протокол измерений и расчетов

Измерения						Расчеты
I, А	U, В	Uд, В	, м/с	tу=0, 0С	tу,, 0С	kc	с, Вт/оС

По полученным данным строят кривые t_у=f(), k_с= f() и _с= f()