Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка состоит из пульта управления с контрольно-измерительными приборами, рабочего участка, систем водяного охлаждения и электрического питания с автотрансформатором.
Экспериментальный участок состоит из двух исследуемых образцов (1), выполненных в форме дисков толщиной = (5,0 0,015) мм и диаметром d = 140 мм (см. рис. 2). Образцы помещены между электрическим нагревателем (3) и двумя холодильниками (2). Плотность контакта исследуемых образцов с соответствующими горячими и холодными поверхностями обеспечивается применением болтовых соединений, а также высокой чистотой обработки соприкасающихся поверхностей. Нагревательный элемент (4) с электрическим сопротивлением R = 41,7 Ом уложен на поверхность листового асбеста, который служит электрическим изолятором. Нагреватель (3) выполнен из двух латунных дисков, один из которых служит крышкой, а другой - представляет собой цилиндр с нагревательным элементом (4). Напряжение в цепи нагревателя измеряется цифровым вольтметром с пределами измерений от 5 мВ до 500 В (класс точности 1,0). Питание цепи нагрева включается тумблером.
Плавное изменение напряжения электронагрева рабочего участка осуществляется с помощью автотрансформатора. Холодильник (2) представляет собой коробку из нержавеющей стали, состоящую из корпуса и крышки. Корпус выполнен в виде диска со спиральными канавками направленной циркуляции охлаждающей воды. К верхнему и нижнему корпусам приварены по два штуцера с внутренним диаметром 10 мм для подвода и отвода охлаждающей воды. Таким образом, тепловой поток проходит через исследуемые образцы, а затем отводится протекающей через холодильник водой. Для снижения радиальных тепловых потерь нагреватель и исследуемые образцы окружены теплоизоляционным кожухом (5), заполненным асбоцементом (к=0,092 Вт/м·К). Кожух высотой hk =22 мм выполнен в виде полого цилиндра с внутренним диаметром d = 140 мм и внешним диаметром dk = 190 мм. Для измерения температуры использованы семь хромель-копелевых термопар (1,2,3,4,5,6,7).
Термопары (1) и (2) зачеканены по центру внешних, холодных поверхностей исследуемых образцов. Термопары (3) и (5) зачеканены по центру внутренних, горячих поверхностей образцов. Термопары (4) и (6) расположены на некотором удалении от центра внутренних поверхностей образцов. По разности показаний термо –э.д.с. термопар (5) и (4), (3) и (6) можно судить об одномерности температурных полей в образцах. Термопара (7) установлена на внешней поверхности теплоизоляционного кожуха для определения тепловых утечек через изоляционный кожух.
Термо - э.д.с. термопар измеряется цифровым милливольтметром (класс точности 1,0) с компенсацией температуры холодного спая, который с помощью щитового переключателя термопар может последовательно подключаться ко всем термопарам.
Рис. 2. Схема рабочего участка установки для определения
коэффициента теплопроводности материалов методом плоского слоя
Методика проведения лабораторной работы
1. Запустить исполняемый файл программы «MMTP001K.exe». После запуска программы на экране высвечивается название лабораторной работы. Далее необходимо нажать клавишу «enter» и во втором открывшемся окне выбрать выполнение основного варианта – ввести цифру «0» и нажать клавишу «Y». В третьем открывшемся окне студент в соответствии с номером варианта (табл.1) задает температуру горячей поверхности исследуемого материала. Например: при Тг = 50 0С необходимо ввести цифры «050,0» и подтвердить свой выбор нажатием клавиши «enter». На экране появляется мнемосхема экспериментальной установки, приведенная на рис. 3.
Таблица 1
|
Номер варианта |
Тг , 0С |
Номер варианта |
Тг , 0С |
Номер варианта |
Тг , 0С |
Номер варианта |
Тг , 0С |
Номер варианта |
Тг , 0С |
|
1 |
50 |
4 |
60 |
7 |
70 |
10 |
80 |
13 |
90 |
|
2 |
53 |
5 |
63 |
8 |
73 |
11 |
83 |
14 |
93 |
|
3 |
55 |
6 |
65 |
9 |
75 |
12 |
85 |
15 |
95 |
2. Перед проведением опытов изучить мнемосхему и проверить наличие циркуляции воды в системе охлаждения установки.