3. Лабораторная установка

Принципиальная схема установки изображена на рис. 10. Исследуемый воздух засасывается из помещения лаборатории вентилятором 6, проходит последовательно через теплообменник-радиатор 5, калориметр 3 и расходомер 7, после чего снова выбрасывается в помещение лаборатории. Основными элементами установки являются проточный адиабатный калориметр и расходомер.

Проточный калориметр представляет собой многоходовой теплообменник, в котором для уменьшения потерь теплоты электрический нагреватель 2 размещен в центральной стеклянной гильзе, а поток газа во внешних каналах служит для создания адиабатных условий на оболочке калориметра. Таким образом, здесь реализуется принцип «самоулавливания» тепловых потерь. В качестве нагревателя в калориметре используется нихромовая спираль с сопротивлением около 5 Ом.

Количество теплоты, отдаваемой нагревателем потоку воздуха в единицу времени, определяется с помощью ваттметра. Температура газа на входе в калориметр определяется одиночной термопарой 4, а повышение температуры t – многоспайной дифференциальной термопарой 1.

Для измерения массового расхода газа используется тепловой неконтактный расходомер, в котором в качестве нагревателя и индикаторов температуры служат одни и те же элементы – катушки из медной проволоки. Они являются смежными плечами электрической мостовой схемы. За счет выделения теплоты катушками при пропускании через них электрического тока вдоль трубки устанавливается параболическое распределение температур, и в исходном состоянии, т. е. при протоке газа, мостовая схема уравновешивается. Под действием потока газа в трубке первая по ходу катушка будет охлаждаться интенсивнее. Это приведет к изменению электрического сопротивления катушки и вызовет появление в измерительной диагонали моста напряжение разбаланса, величина которого зависит от расхода газа.

Рис. 10. Схема лабораторной установки:

1 – термопара; 2 – электрический нагреватель; 3 – калориметр; 4 – термопара; 5 – теплообменник-радиатор; 6 – вентилятор; 7 – расходомер

4. Выполнение работы

Нагреватель калориметра включается только после включения вентилятора. Стационарный тепловой режим в калориметре устанавливается через 10–15 мин. Так как при этом все-таки возможны небольшие колебания расхода воздуха и мощности электронагревателя, необходимо произвести не менее пяти измерений напряжения u разбаланса в расходомере, мощности нагревателя Q_эл, ЭДС в цепи термопар, измеряющих температуру воздуха на входе в калориметр Е_вх и повышение температуры воздуха в калориметре Е_t. Все результаты измерений заносят в табл. 11.

Таблица 11

Протокол наблюдений

Атмосферное давление В = мм рт. ст.

№ измерения	u, мВ	Qэл, мВ	Евх, мВ	Еt , мВ	Примечание
1 2 3 4 5 Среднее значение

Для дальнейших расчетов используют средние арифметические значения измеренных величин.