Опис експериментальної установки

Установка (рис. 3) являє собою теплоізольовану листовим азбестом посудину 4, що заповнена дистильованою водою, яка підігрівається електричним нагрівачем 1а. У посудині є вікна з підсвічуванням для візуального спостереження за процесом кипіння. Для зменшення кількості пари над дзеркалом випаровування у верхній частині судини встановлений конденсатор 3, який охолоджується водою.

На верхній частині посудини встановлена електрична піч опору 2 для нагріву кулі 4а, що є однією з робочих ділянок. Куля з печі переводиться в посудину за допомогою штока 1.

У дистильовану воду, що знаходиться в посудині, на струмопроводах поміщена горизонтально розташована тонкостінна трубка 2а з нержавіючої сталі діаметром (3±0,001) мм і завдовжки (25±0,2) мм, яка є першою робочою ділянкою.

Трубка, електричний опір якої R = 0,04 Ом, нагрівається струмом низької напруги. Температура поверхні трубки вимірюється термопарою ТХА, гарячий спай якої закладений в її поверхню. Внутрішній об'єм трубки від попадання в неї води ізольований заглушками, виготовленими з теплоізоляційного матеріалу.

Друга робоча ділянка виконана у вигляді мідної кулі діаметром 25 мм, в центрі якого закарбована термопара ТХА.

Створення другої робочої ділянки викликане тим, що підвищення теплового навантаження до привело б до різкого підвищення температури поверхні і виходу з ладу першої робочої ділянки (трубки). Таким чином, куля, заздалегідь нагріта в печі 2 до температури 400і...і500і°С, опускається в посудину 4 і охолоджується у воді при плівковому режимі кипіння. Проте точність визначення коефіцієнта тепловіддачі в цьому випадку виявляється значно нижчою, ніж у разі трубки, оскільки охолодження кулі відбувається в нестаціонарному режимі при істотній зміні температурного фактора.

Схема вимірювань показана на рис. 4. Температура поверхні трубки 2а вимірюється термопарою ТХА – 3а, термо-е.р.с. якої реєструється мілівольтметром типу МВУ6-41А – 3в.

До цього ж вольтметра через перемикач 3б приєднана термопара ТХА – 4б, що реєструє температуру води в посудині. Термопара ТХА – 4а, гарячий спай якої закладений в центрі кулі, виведена на графічний пристрій 4в.

Підігрів води в посудині і кулі в печі регулюється лабораторним автотрансформатором 1б.

Електрична потужність нагріву трубки 2а регулюється також лабораторним автотрансформатором 2б, а падіння напруги на трубці реєструється комбінованим приладом Ш-4313 – 2в.

Порядок проведення досліду

Розташування органів управління установки і вимірювальних приладів показане на рис. 5. Включити автоматичний вимикач мережі 1 на панелі управління зліва (спалахує лампочка 3).

Відкрити вентиль 12 подачі води в холодильник і включити тумблер 7 на блоці управління «нагрів води», при цьому загориться лампочка 5. Напруга на нагрівачі води встановлюється плавним регулюванням ручки 10 автотрансформатора 1б на блоці управління. Спочатку встановлюється максимальна напруга. Потім при нагріві води до температури 90і...і95і°С напруга зменшується до 150 В. Контроль здійснюється по температурі води, яка фіксується за шкалою мілівольтметра 3в на блоці контролю температури.

Після досягнення температури води в посудині 90і...і95і°С, що контролюється термопарою 3а (див. рис. 4), натисканням лівої клавіші 2 на блоці потужності подається електрична напруга на трубку (експериментальна ділянка 2а) для дослідження бульбашкового кипіння. Плавним поворотом ручки 4 автотрансформатора 2в на блоці потужності встановлюється напруга 0,7 В, що показується цифровим комбінованим приладом 2б, розташованим на тому ж блоці. Для другого режиму аналогічним чином встановлюється напруга в 0,8 В, для третього – 0,9 В.

Покази мілівольтметра 3в, термопар 4б і 3а, зняті зі шкали приладу 3в, два-три рази через інтервал часу 3і...і5іхв. заносяться в журнал спостережень, складений згідно з формою:

№ режиму	Спад напруги на трубці U, B	Температура води	Температура трубки

Коли температура води досягне значення 90і...і95і°С, клавішею 9 на блоці управління включається піч опору 5. Куля опускається у воду, де нагрівається до її температури, яка відмічається на графічному пристрої. Потім куля піднімається в піч, де нагрівається до температури 450і...і500і°С (яка фіксується графічним пристроєм). Після цього, куля натисненням на шток 6 опускається у воду, одночасно включається каретка графічного пристрою 4в, на якому записується зміна температури кулі при її охолодженні у воді.