Устройство экспериментальной установки. Методика проведения эксперимента

Экспериментальная установка (рис.1) представляет собой установленную вертикально трубу 2 диаметром d (значение указано в таблице при установке) и высотой h = 1.72 м, внутри которой расположен электронагреватель 3, подключенный к сети переменного тока через автотрансформатор 1. Автотрансформатором можно регулировать мощность нагревателя, т.е. разность температур стенки и окружающего воздуха. Напряжение и ток нагревателя измеряются приборами 8 и 9. На поверхности трубы 2 равномерно зачеканены горячи спаи двадцати медь-константановых термопар 4, измеряющих температуру стенки t_с. Термопары имеют общий холодный спай, температура которого t_х.с. измеряются термометром 6. Все термопары через многопозиционный переключатель 5 поочередно подсоединяются к потенциометру 7. Температура воздуха вдали от трубы измеряется ртутным термометром (на схеме не показан).

Рис.1

В связи с большой тепловой инерционностью трубы 2 нагреватель включают заранее с тем, чтобы к началу замеров установился стационарный тепловой режим. Через каждые 5 минут проводят измерения, пока результаты 3-х последних не будут совпадать в пределах погрешности эксперимента. Замеряют э.д.с двадцати термопар E_i, температуру воздуха t_ж и холодного спая t_хс, напряжение U и ток I. Результаты измерений заносят в таблицу.

№ замера	Ei, мВ							tж, оС	tхс, оС	U, В	I, А
	1	2	3	………..		19	20
1 2 3 (4)
Среднее

Обработка результатов экспериментов.

1.Усредняют результаты 3-х последних замеров

2.Усредняют по поверхности показания термопар

, мВ (3)

3.По градировочным таблицам термопар определяют э.д.с. соответствующую t_хсЕ_хс и по сумме Е_ср+Е_хс определяют среднюю температуру стенки

4.Определяют плотность суммарного теплового потока q_сум

, Вт/м² (4)

5.Определяют плотность лучистой составляющей теплового потока

, Вт/м² (5)

Приведенная степень черноты в данном случае равна _пр=0.39, а коэффициент излучения абсолютно черного тела с_о=5.67 Вт/(м²К⁴)

6.Определяют плотность конвективного теплового потока

, Вт/м² (6)

7.Определяют экспериментальное значение коэффициента теплоотдачи

, Вт/(м²К) (7)

8.По температуре t_ж определяют теплофизические свойства воздуха (по таблице 4 настоящего методического указания) и рассчитывают произведение

(8)

9.Определяют по уравнению (1) или (2) значения и расчетное значение коэффициента теплоотдачи:

, Вт/(м²К) (9)

и сопоставляют с экспериментальным.