5.5.4. Схема экспериментальной установки

Экспериментальная установка, принципиальная схема которой изображена на рис. 4, предназначена для определения степени черноты двух тел - меди и алюминия. Исследуемые тела представляют собой медную (9) и алюминиевую (10) трубки (элементы №1 и 2) диаметром d₁=18мм и d₂=20мм длиной L=460мм, расположенные горизонтально. Внутри трубок размещены электронагреватели 11 из нихромовой проволоки, служащие источником тепла. Тепловой поток распределяется равномерно по длине трубы. При стационарном режиме все тепло, выделяемое электронагревателем, передается через поверхность трубы в окружающую среду. Полная теплоотдача Q с поверхности трубы определяется по расходу электроэнергии. Потребляемая мощность электроэнергии регулируется автотрансформатором и измеряется амперметром и вольтметром или ваттметром.

Рис. 5.4. Схема экспериментальной установки

Для уменьшения потерь тепла с торцов трубок располагают теплоизолирующие заглушки (12). Для измерения температуры поверхности в стенках каждой из трубок заложено по 5 – медь-константовых термопар (№№ 1-5 первая труба и №№ 7-11 вторая труба). Термопары поочередно подключаются к измерительному прибору (13) при помощи переключателя (14).

5.5.5. Порядок проведения опытов и обработка результатов

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, необходимо познакомиться с теоретическим материалом и устройством установки. Работа проводится на двух режимах.

Таблица 5.2

Расчетная таблица к работе № 2

№ п/п	Наименование величины	Определение величин и расчетные соотношения	Первый режим
			Элемент 1	Элемент 2
1.	Критерий Грасгоффа
а.	Коэффициент объемного расширения
в.	Температурный напор	t = tw - tf
с.	Коэффициент кинематической вязкости воздуха	f , м2/сек
2.	Критерий Нуссельта	Nuf = c (Сrf Prf)n
а.	Критерий Прандтля	Prf
в.	Коэффициенты, выбираются из табл. 6.2. (см. работу № 3)	c
		n
3.	Поверхность трубы
4.	Коэффициент теплоотдачи
а.	Коэффициент теплопроводности воздуха.	f
5.	Конвективная составляющая теплового потока.
6.	Величина лучистого теплового потока
7.	Степень черноты
8.	Коэффициент излучения
9.	Среднее значение степени черноты

После снятия замеров на 1-ом режиме необходимо показать преподавателю журнал наблюдений, после чего установить 2-ой тепловой режим. Установившийся тепловой режим наступает приблизительно через 3-5 мин. при выполнении работы на ПЭВМ.

На каждом из режимов необходимо произвести с интервалом 2-3 мин. не менее 2-х замеров температуры на каждой из термопар и мощности по показаниям вольтметра и амперметра. Данные замеров занести в журнал наблюдений – табл. 5.1. Замеры производить только на установившемся режиме. Результаты расчетов свести в табл. 5.3. По полученным данным построить графики  = f(t) для 2-х испытуемых материалов. Полученные данные сравнить со справочными (табл. 1 – приложения).

Физические параметры воздуха берутся из табл. 3 приложения при определяющей температуре t_f .

Расчет работы ведется по табл. 5.2.

Таблица 5.3

Журнал наблюдений к работам № 2, 3, 4

			Режим 1
			Элемент 1		Элемент 2
			Номер замера
			1	2	1	2
Напряжение U
Сила тока I
Тепловой поток Q=UI/2
Температуры поверхности труб
	Номер термопары
	Эл. 1	Эл.2
	1	7
	2	8
	3	9
	4	10
	5	11
Среднее значение температуры
Температура воздуха (показания ДТВ)

5.5.6. Содержание отчета

1. Журнал наблюдений.

2. Обработка результатов опыта.

3. Сопоставление полученных данных между собой и со справочными данными.

4. Построение графика  = f (t) для исследуемых материалов.

5.5.7. Вопросы для самостоятельной проработки

1. Какова природа теплового излучения? От каких факторов зависит излучение тел?

2. Что такое селективный спектр и монохроматическое излучение?

3. Дайте определение абсолютно черного и серого тел, поглощательной способности степени черноты. Докажите, что коэффициент поглощения серого тела равен степени его черноты.

8. Защита работы

Для защиты работы необходимо ответить на 10 вопросов по теме «Тепловое излучение» (см. раздел «Контрольные вопросы к лабораторным работам»).

5.6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ОТ

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБ РАЗЛИЧНЫХ ДИАМЕТРОВ,

ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ОДИНАКОВОГО МАТЕРИАЛА

5.6.1. Цель работы

1. Изучение процесса конвективного теплообмена.

2. Установление зависимости коэффициента теплоотдачи  от температуры и диаметра трубы или площади ее поверхности (поверхности теплоотдачи).

Задание:

1. Определить коэффициенты теплоотдачи ₁ и ₂ от двух горизонтальных труб различного диаметра, выполненных из одинакового материала.

2. Установить, как влияет величина диаметра трубы на коэффициент теплоотдачи. Ввиду того, что длина труб одинакова, площадь боковой поверхности труб определяется только значением диаметра, следовательно, установив зависимость =f (d), одновременно устанавливается вид зависимости =f (H).

3. Установить зависимость  от температуры поверхности трубы. Построить график зависимости, =f (t).