5. Обработка результатов эксперимента

Экспериментальная установка оснащена системой автоматического сбора и обработки данных измерений, работающей под управлением персонального компьютера. На защите лабораторной работы необходимопредставить файл в формате Excel, содержащий данные измерений и результаты ихобработки.

Контрольные вопросы для допуска к работе

Основные:

1. Дайте определение процесса кипения.

2. Чем определяется температура кипения жидкости?

3. Какие физические величины необходимо измерить в ходе выполнения работы?

4. Какой метод измерения температур используется в данной лабораторной установке?

5. С какой целью проводится предварительный нагрев воды до точкикипения?

Дополнительные:

6. Какие типы теплопередачи реализуются в данной установке?

7. Опишите явление кризиса теплоотдачи при кипении.

8. Что называется первым (вторым) критическим температурным напором?

9. С какой целью нагреваемый образец выполняется из меди?

10. Какие теплофизические свойства вещества влияют на коэффициенттеплоотдачи при пленочном кипении?

Контрольные вопросы для защиты работы

Основные:

1. Опишите визуальные признаки пленочного и пузырькового режимовкипения.

2. Реализуется ли регулярный режим охлаждения образца в пленочномрежиме кипения? Обоснуйте данными измерений.

3. Реализуется ли регулярный режим охлаждения образца в пузырьковом режиме кипения? Обоснуйте данными измерений.

4. Перечислите инструментальные погрешности, присущие даннойэкспериментальной установке. Назовите наиболее существенные из них.

5. Перечислите погрешности метода определения коэффициента теплоотдачи. Назовите наиболее существенные из них.

Дополнительные:

6. Наблюдалось ли на поверхности образца сосуществование пленочного и пузырькового режимов кипения?

7. Возможно ли по данным измерений определить (либо грубо оценить)величину коэффициента теплоотдачи в режиме пузырькового кипения?

8. В чем состоит явление гистерезиса при переходе от пленочного режима кипения к пузырьковому?

9. Оцените влияние неоднородности температуры образца на определяемую величину коэффициента теплоотдачи.

10. Перечислите погрешности, связанные с неидеальностью реализацииметода измерения коэффициента теплоотдачи. Назовите наиболее существенные из них.

Лабораторная работа 6 Исследование теплообмена излучением

Цель работы: изучение радиационного теплообмена на предмете теплового излучения с поверхности металлической проволоки в вакууме.

Задачи работы: освоение методики определения температуры проводника на основе данных о его сопротивлении; определение интегральной степени черноты металла в зависимости от температуры.

1. Теоретические сведения

Нагретые тела излучают электромагнитные волны. Полное количествоэнергии, излучаемой в единицу времени единицей площади поверхности абсолютно черного тела (такого тела, которое поглощает всю падающую на него энергию), определяется законом Стефана–Больцмана:

E₀= σT⁴.

Величина E₀ называется интегральной плотностью потока излучения абсолютно черного тела. Величина называетсяпостоянной Стефана–Больцмана.

Абсолютно черные тела являются идеализацией; реальные тела всегдаобладают некоторым конечным коэффициентом поглощения, зависящим отдлины волны. Во многих случаях можно считать, что коэффициент поглощения не зависит от длины волны. В таких случаях говорят, что действует приближение «серого тела», характеристикой которого является доля поглощаемой энергии, приходящей на поверхность в виде электромагнитных волн. Этадоля иначе называется степенью черноты и обозначается ε. Для серых телзакон Стефана–Больцмана принимает вид

E = εE₀= εσT⁴.

Если тело окружено со всех сторон другим телом (далее будем называть его оболочкой), то оболочка создает падающий на тело потокизлучения.Результирующий поток энергии рассчитывается по формуле

(16)

T₁, T₂ – температуры тела и оболочки;F₁,F₂ – площади их поверхности,ε₁, ε₂– степени черноты. Если площадь поверхности тела много меньшеплощадиповерхности оболочки, уравнение (16) принимает вид

Q1,2= σF1ε1(T24−T14)

(17)

Исходя из формулы (17), можно определить степень черноты тела при известных температурах тела и оболочки и потоке энергии.