2. Описание лабораторного стенда

Установка для определения коэффициента теплоотдачи (рис.3) состоит из металлической трубы (размеры трубы указаны на стенде), внутри которой находится электрический нагреватель.

Количество теплоты, выделенное электронагревателем и переданное через стенку трубы в окружающую среду при установившемся тепловом состоянии, определяется по затраченной электрической мощности нагревателя. Напряжение измеряется вольтметром (диапазон измерений В, класс точности -2,5, цена одного деления = 10 В, ГОСТ 8711-60), а сила тока – амперметром (диапазон измерений А, класс точности -2,5, цена одного деления = 0,1 А, тип Э421). Изменение мощности, потребляемой электронагревателем, производится при помощи ЛАТРа 4, последовательно включенного в цепь нагревателя.

Температура поверхности трубы измеряется термопарами «хромель-копель» в верхней 1, нижней 2 и средней 3 точках окружности трубы, соединенных через переключатель 5 с милливольтметром 6 типа М-64 (диапазон измерений ^оС, класс точности - 1,5, цена одного деления = 10^оС, ГОСТ 9736-68). Число значащих цифр при снятии показаний с приборов должно быть следующим: температуры – 3, напряжений – 3, сила тока – 2. Расчетное значение температуры поверхности трубы принимается как среднеарифметическое этих температур.

3. Методика проведения эксперимента

Основной величиной, подлежащей экспериментальному исследованию, в конвективном теплообмене является коэффициент теплоотдачи. Для определения коэффициента теплоотдачи в лабораторной работе применяется метод стационарного теплового потока и используется закон Ньютона-Рихмана

, (12)

где Q_к – количество теплоты, переданной нагретым телом путем конвекции, Вт; F = π·d·l – площадь поверхности исследуемого участка трубы, м²; d – наружный диаметр трубы, м; l – длина исследуемого участка трубы, м;

- средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К).

Таким образом, чтобы рассчитать из уравнения (12), необходимо определить Q_к , t_ст , t_ж , F.

Порядок выполнения лабораторной работы следующий:

1. Проверить готовность установки к работе: присоединение термопар к переключателю, включение установки и работу лабораторного автотрансформатора.

2. Заготовить протокол испытаний по следующей форме:

Протокол 1. Измерение температур

N опыта	Сила тока, J, A	Напряжение V, B	Температура верхней части трубы, tcт1, оС		Температура нижней части трубы, tcт2, оС		Температура средней части трубы, tcт3, оС	Средняя температура поверхности трубы, , оС	Температура окружающей среды (воздуха) tж, оС
1
2
3

3. Установить с помощью лабораторного трансформатора силу тока J = 1 A и измерить температуру верхней, нижней и средней части трубы через каждые 5 мин. Показания записывать в протокол.

4. При достижении стационарного режима, когда показания температур на протяжении последних 3 замеров остаются неизменными, измерения температур и запись результатов в протокол 1 при указанной силе тока прекращаются.

5. Изменить под наблюдением преподавателя силу тока до J = 1,5 A и повторить эксперимент. При достижении стационарного режима изменить силу тока до J = 1,75 A. Результаты измерений температур занести в протокол 1.