1.3. Лабораторна установка
Кульовий прошарок 2 для досліджуваного матеріалу утворюється за допомогою двох тонкостінних мідних оболонок 3 та 4 (див. рис.1.1). У внутрішній оболонці розташований електронагрівник 5 із рівномірним виділенням теплоти по всіх напрямках. Потужність нагрівника W, яка в усталеному режимі дорівнює тепловому потоку Q через будь-яку ізотермічну поверхню прошарку W=Q, регулюється за допомогою лабораторного автотрансформатора 6 та вимірюється ватметром 7. Температури на поверхнях прошарку внутрішнього та зовнішнього вимірюють термопарами 1, відповідно t1, t2 та t3, t4, показання яких виводяться на цифровий мілівольтметр 9, перемиканням на відповідну позицію перемикача 11.
В роботі використовуються декілька стендів, де на одному використовуються хромель-копелеві термопари ХК ( хромель – 90% Ni + 10% Cr; копель – 56% Cu + 44% Ni ), на іншому ― мідь-константанові термопари МК (мідь – 99,98%; константан – 60% Cu + 40% Ni). Слід нагадати, що термопари це диференційні вимірювачі температури, які складаються з двох дротів різнорідних металів та двох спаїв гарячого та холодного. Гарячі спаї розміщують на вимірювальних поверхнях, а холодні спаї повинні мати постійну відому температуру. Одним із варіантів стабілізації температури холодного спаю є його розміщення в сосуді Д’юара (термосі) з танучим льодом 10 (див. Рис.1.1.), в якому температура тривалий час підтримується на рівні 0оС +0,05…0,1о. Другим ― за холодний спай термопар маємо місця їх з'єднання з приладом, який знаходиться в приміщені, а температуру повітря можливо виміряти термометром 8 на стенді.
Для розрахунку середнього значення температури внутрішньої tс1 та зовнішньої tс2 поверхні прошарку беруть середнє арифметичне з показів ЕРС відповідних термопар. Після чого з переводної (градуювальної) таблиці на стенді за значеннями ЕРС в мВ визначається температура в оС.
За необхідністю (для другого випадку) вводять поправку на температуру холодного спаю (температуру повітря tп). Для цього за значенням tп знаходять у таблиці ЕРС відповідної термопари (ТХ чи МК) поправку ех, яку додають до виміряного значення е, та за величиною ег (гарячого спаю) за тією ж самою таблицею знаходять значення tс:
ег=е + ех. (1.12)
1.4. Послідовність виконання роботи
1.4.1. Перевірити комплектність приладів та наявність з'єднань відповідно до рис. 1.1.
1.4.2. Ознайомитися з вимірювальними приладами та визначити ціну поділки шкали кожного з них.
1.4.3. Увімкнути ЛАТР в електромережу напругою 220 В і за допомогою ватметра встановити та підтримувати постійною потужність нагрівника, що задається викладачем.
1.4.4. Увімкнути мілівольтметр та вимірювати через кожні 5 хв. показання ЕРС термопар доки різниця між значеннями попереднім і поточним не перевищуватимуть 0,007 мВ (0,1оС), що свідчить про вихід установки у стаціонарний режим.
1.4.5. По досягненні стаціонарного режиму, зняти покази приладів, зафіксувати температуру повітря t та занести дані до таблиці.
1.4.6. Одержати у викладача значення W для другого та третього режиму і повторити виконання пп. 1.4.3 — 1.4.4.