3.1. Описание установки

Измерительный участок, предназначенный для изучения интенсивности теплообмена при пузырьковом режиме, состоит из платиновой нити, герметичного сосуда и измерительных приборов.

Платиновая нить (поз. 1) помещена внутри сосуда (поз. 2), заполненного жидким фреоном. Питание установки осуществляется от сети переменного тока промышленной частоты.

Ток на нить подается через понижающий трансформатор (поз. 9) и регулятор напряжения (поз. 10). Для определения значения тока, проходящего по нити, последовательно к ней подсоединено сопротивление R = 1 мОм (поз. 8). Значение подаваемого на нить напряжения, как и значение падения напряжения на образцовом сопротивлении R, измеряется цифровым вольтметром В7-38 (поз. 6).

Теплообмен происходит при атмосферном давлении. Температура фреона измеряется хромель-копелевой термопарой (ТП), установленной в рабочем объеме сосуда (поз. 2). Холодный спай термопары закреплен на корпусе лабораторного модуля. Значение температуры фреона регистрируется с помощью измерителя-регулятора температуры «ОВЕН» (поз. 5), встроенного в лабораторный модуль.

В верхней части сосуда (поз. 2) смонтирован змеевиковый трубчатый холодильник (конденсатор) (поз. 3). Внутри конденсатора циркулирует охлаждающая вода, подводимая от водопроводной сети.

Для наблюдения за пузырьковым режимом кипения в передней панели сосуда предусмотрено смотровое окно.

4. Порядок выполнения работы

Опыты проводятся после ознакомления с устройством экспериментальной установки. Кроме того, необходимо подготовить протокол записей наблюдений.

Включение опытной установки осуществляется в следующем порядке:

1. Собрать установку согласно принципиальной схеме. Перед началом работы убедиться, что все тумблеры находятся в выключенном (среднем) положении, а диммер регулятора напряжения выведен до щелчка влево (отключен), что соответствует нулевому напряжению.

2. Обеспечить подачу охлаждающей воды в конденсатор и отвод ее в канализацию посредством резиновых шлангов.

3. Включить измерительные приборы в сеть.

4. Переключить тумблер «сеть» в верхнее положение – загорится индикаторная лампочка на измерителе температуры «ОВЕН».

5. Выставить цифровой вольтметр В7-38 в режим снятия показаний в вольтах (кнопка «V ~ »).

6. Переключить тумблер регулятора напряжения «Т_р » в верхнее положение.

7. Переключить тумблер напряжения в положение « U_н » (подача напряжения на платиновую нить).

8. Подать напряжение на нить, вращая диммер регулятора напряжения по часовой стрелке до щелчка. Выставить на цифровом вольтметре первое значение подаваемого напряжения 0,1 В, выдержать данное напряжение в течение 2-3 минут. По истечении этого времени переключить тумблер напряжения в положение « U_r » для определения падения напряжения на образцовом сопротивлении нити.

Записать показания цифрового вольтметра в таблицу, переведя их в мВ, одновременно с этим записать показания температуры фреона с измерителя температуры «ОВЕН».

* Так как образцовое сопротивление платиновой нити равно 1 мОм, то сила тока, прошедшая через нить, будет равна:

I_н = U_r (мВ)/1(мОм).

Отсюда видно, что численные величины I_н и U_r равны (так как r = 1 мОм).

Значения U_н, U_r, I_н и t_ж получаем во время опыта, остальные параметры – расчетные.

Переключить тумблер напряжения в положение «U_н» и повторить пункт 8, увеличивая каждое последующее напряжение, подаваемое на нить, на 0,05 В.

Выполнить 15-20 опытов, обратить визуально внимание на начало пузырькового кипения, отметить напряжение, при котором начался процесс пузырькового кипения.

После заполнения таблицы перейти к расчету.