Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из пульта управления с вмонтированными в него системой электрического питания, контрольно-измеритель­ными приборами и рабочего участка. Рабочий участок представляет собой тонкостенный стальной цилиндр с наружным диаметром d = 40 мм, толщиной стенки δ = 0,5 мм и длиной l =1600 мм (см. рис. 9). Наружная поверхность цилиндра хромирована. Цилиндр расположен вертикально и окружен прозрачным защитным кожухом из оргстекла диаметром 700 мм. Целью защитного кожуха является предохранение исследуемой вертикальной поверхности от вынужденных колебаний среды, обусловленных посторонними источниками.

Торцы цилиндра закрыты заглушками для устранения отвода теплоты через внутреннее пространство трубы. Исследуемый цилиндр нагревается постоянным электрическим током через автотрансформатор (2а). Падение напряжения на концах цилиндра измеряется цифровым вольтметром (1а). Для измерения распределения температуры по длине наружной поверхности трубы установлены десять хромель-копелевых термопар (Т1-Т10), спаи которых заделаны в стенку на расстоянии l= 0,15 м друг от друга (см. табл. 4). Измерение термо – э.д.с. производится милливольтметром с компенсатором температуры холодного спая термопар (3в) через многопозиционный переключатель термопар (4в).

Измерение температуры окружающей среды производится ртутным термометром с ценой деления 0,5 ^оС. Эксперименты проводятся на стационарном тепловом режиме, который устанавливается на данной установке в течение 15-20 мин. Режим можно считать установившимся, если показания термопар, измеряющих температуру стенки цилиндра, не изменяются в течение 3-5 мин.

Рис. 9. Принципиальная схема измерений установки для исследования

естественной конвекции около вертикальной трубы

Порядок проведения опытов

1. Запустить исполняемый файл программы «MMTP004K.exe». На экране высвечивается название лабораторной работы. После нажатия клавишы «enter» на монитор выводится изображение схемы режимов свободного движения теплоносителя в гидродинамическом пограничном слое около вертикальной стенки. Далее необходимо опять нажать клавишу «enter», в третьем открывшемся окне по рекомендациям преподавателя выбрать вид теплоносителя (1 - воздух, 2 -водород, 3 - углекислый газ, 4 - азот) и подтвердить свой выбор, нажатием клавиши «Y». На экране появляется мнемосхема экспериментальной установки, приведенная на рис. 10.

2. Перед проведением опытов изучить мнемосхему и записать показания термометра, измеряющего температуру теплоносителя вдали от экспериментального участка t_ж, которые выводятся в левом верхнем углу мнемосхемы. Температура окружающей среды регистрируется до и после эксперимента и определяется её среднее значение, которое записывается в табл. 1.

3. Для выхода на первый режим, нажатием клавиши с цифрой «А», включить тумблер питания цепи электрического нагревателя «S», при этом на панели цифрового вольтметра появится значение напряжения в цепи нагревателя U= … В, которое заносится в таблицу измерений (табл. 1).

4. Поочередным нажатием клавиш «0» - «9» вывести на панели цифрового милливольтметра значения термо – э.д.с. соответствующих термопар и занести их в табл. 1. Во время проведения измерений термо – э.д.с. термопара, подключаемая к милливольтметру, показывается на мнемосхеме мерцанием. После снятия значений термо – э.д.с. проверяется выход установки на стационарный тепловой режим. Показателем стационарности является выдерживание постоянных показаний однотипных термопар в течение, как минимум, пяти минут.

5. Для выхода на второй режим необходимо с помощью клавиши «В» изменить положение регулятора напряжения автотрансформатора «R», установить на вольтметре следующее новое значение напряжения U, занести его в табл. 1 и повторить действия, приведенные в п. 4.

Таблица 1

№ п/п

1, мВ

2, мВ

3, мВ

4, мВ

5, мВ

6, мВ

7, мВ

8, мВ

9, мВ

10, мВ

U, В

tж , 0С

1

2

3

4

6. Аналогично п. 5 произвести выход на третий и четвертый режимы и повторить измерения (п. 4).

7. С помощью клавиши «С» сбросить напряжение на нагревателе, установив регулятор напряжения «R» в исходное положение. Нажав на клавишу «Escape», осуществить выход из программы.

8. Результаты измерений показать преподавателю.