2. Устройство экспериментальной установки

На рис. 4 приведена схема устройства лабораторной установки. Жидкий теплоноситель (вода) движется по замкнутому контуру, последовательно проходя нагреватель 1, насос 3, счётчик 4, оребрённую трубу 7, гладкую трубу 6.

Измеряются следующие величины: показания счётчика объёма воды в начале (V₁) и в конце измерения (V₂); время измерения (); температура воды на входе в оребрённую трубу (t₁), на выходе из неё (t₂); средняя температура стенки оребрённой трубы (t₅); температура ребра (t₆); температура воды на входе в гладкую трубу (t₃), на выходе из неё (t₄); средняя температура стенки гладкой трубы (t₇); температура воздуха (t₈).

На рис. 5 представлен общий вид лабораторной установки, включающей: насос с фильтром для очистки воды, термостат, счётчик, термопары (8 шт.) типа ХК, многоканальный измеритель температуры типа УКТ38-В-04 с выключателем, гладкая и ребристая медные трубы (обозначения элементов на рис. 5 соответствуют обозначениям на рис. 4).

1 – нагреватель накопительный; 2 – расширительный бачок;

3 – насос циркуляционный; 4 – счётчик объёма воды; 5 – регулировочный вентиль; 6 – гладкая труба; 7 – ребристая труба; 8 – измерительный блок; 9 – измеритель температуры; 10 – переключатель термопар; 11 – 14 – выключатели; 15 – воздушный кран

Рис. 4. – Схема лабораторной установки

Рис. 5. – Общий вид лабораторной установки

3. Порядок выполнения работы

При подготовке к началу эксперимента студенты должны иметь представление о целях и задачах проводимых испытаний, а также ознакомлены с техникой безопасности при проведении лабораторных испытаний.

1. Для начала необходимо убедиться в том, что термоэлектроды термопар подсоединены к измерителю температуры, а электрические кабели, подведенные к нагревателю, надёжно изолированы.

2. Визуально проверить наличие заземления и исправности установки.

3. Записать исходные данные установки, а также внешние условия проведения опытов.

Исходные параметры:

– внутренний диаметр трубы d₁ = 13 мм

– внешний диаметр трубы d₂ = 15 мм

– длина гладкой трубы l₁ = 1100 мм

– длина оребрённой части l₂ = 920 мм

– диаметр ребра D = 60 мм

– толщина ребра h₁ = 0,5 мм

– число рёбер (пластин) n = 114 шт

– шаг рёбер h = 8 мм.

– термопары ХК, количество 8 шт.

– 1 деление последнего разряда показаний счётчика – 1л.

4. Включить установку в сеть тумблером 12. Включить насос 3 тумблером 13. Если счётчик объёма воды 4 не изменяет показания (в системе имеется воздушная пробка), то необходимо несколько раз произвести включение и выключение насоса и стравить воздух краном 15.

5. Вентилем 5 отрегулировать необходимый расход воды. После установки нужного режима течения воды во внешней трубе и требуемых расходов (20 – 50 см³/сек) (1 см³/сек = 0,001 литр/сек), включить водонагреватель 1 тумблером 14.

6. Включить измеритель температуры 9 тумблером 11. Дождаться режима, когда показания измерителя температуры перестанут изменяться (5 – 7 минут).

7. При достижении стабильных значений температуры t₁ (7 – 10 минут) снять показания с термопар t₁, t₂, t₃, …, t₈ с помощью переключателя термопар 10.

8. Наблюдая за показаниями счётчика 4, снять значение объёма воды (V₁) в начальный момент времени. Включить секундомер и зафиксировать показания счётчика (V₂) через 60 секунд.

9. Определить расход воды (G), деля разницу показаний счётчика (ΔV = V₂ – V₁) на время измерения (Δτ).

10. Повторить измерения ещё для трёх режимов. Занести данные измерений в таблицу 2 опытных данных. Найти средние значения полученных данных.

11. По окончании работы выключить измеритель температуры тумблером 11. Далее последовательно отключить: водонагреватель 1 тумблером 14; насос 3 тумблером 13; установку из сети тумблером 12.

Таблица 2

Исходные опытные данные

Обозначения	СИ	Номер опыта					Среднее значение
		1	2	3	4	5
t1	C
t2	C
t3	C
t4	C
t5	C
t6	C
t7	C
t8	C
Δ	сек
V1	м3
V2	м3