Описание экспериментальной установки

Внешний вид экспериментальной установки для определения теплопроводности фторопласта методом плоского слоя в зависимости от температуры, влияния на температурное поле внутренних источников теплоты и термических контактных сопротивлений, показан на рисунке 1.

Рисунок 1 – Внешний вид установки

Рисунок 2- Условно графическое изображение установки

Порядок проведения работы

После включения установки в электрическую сеть игольчатым краном открывается подача охлаждающей воды, автоматически обеспечивающая на всех режимах эксперимента одно и то же значение Т₂ и Dt₂ » 1¸ 1,5 ⁰C.

Далее запускается рабочая программа эксперимента и на мониторе … высвечивается тема лабораторной работы и Вы вступаете в диалог с ЭВМ, в которой заложены все возможные варианты проведения экспериментов.

Исследованию на стационарных режимах подлежат идентичные по методике и расчету варианты:

а) вольфрамовый рабочий участок при различных температурах излучения;

б) медные рабочие участки с различными характеристиками качества излучающих поверхностей на одном температурном режиме. Данные по рабочим участкам приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Свойства рабочих участков

Вари- Ант	Материал и форма	Температура плавления Тпл		Длина участка L	Площадь
					Поперечного сечения	Поверхности излучения
А	Вольфра- мовая прово-лока (чистота 99,91%)	К	М	м	мм2	м2
		3660±60	0,2 10-3	0,2	3,14 10-2	12,56 10-5
Б	Медная Проволока	135 ±3	2 10-3		3,14	1,256 10-3

После отображения на экране … схемы экспериментальной установки с указанием рабочих процессов и измерительных устройств на пульте установки включается тумблер питания … и можно приступать к исследованию рабочего процесса. Регулятором … устанавливается заданный нагрев рабочего участка. Регистрация показаний производится по индикаторному прибору …, показания которого дублируется на мониторе.

Результаты экспериментов заносятся в протокол эксперимента (таблица 3).

По окончанию проведения опытов избранного варианта производится перевод всех регулирующих органов в исходное положение. Для другого варианта необходимые действия повторяются вновь в той же последовательности.

Обработка экспериментальных данных

1. Определяется разность температур t_2вых и t_2вх у воды в охлаждающей рубашке экспериментального участка по формуле (27), DТ не должна превышать 1 ¸ 1,5 ⁰С.

2. Определяется электрическая мощность нагрева проволоки рабочего участка

Q_1,2 = I₁× U₁ ; [Q] = 1 Вт, (28)

где I₁ – сила тока, протекающего через проволоку,

I = 1А; U₁ – падение напряжения на проволоке рабочего участка, U= 1 В.

3. Определяется омическое сопротивление рабочего участка

; [R] = 1 Ом. (29)

4. Так как R₁ =¦ [T₁] , то для определения температуры нагретой проволоки Т₁ необходимо знать удельное сопротивление r₁, которое определяется по формуле

(30)

где S – площадь поперечного сечения из меди, мм²,

L – длина рабочего участка проволоки между токоподводами (см.таблицу 2).

После расчета r₁ температура нагрева поверхности проволоки Т₁ определяется по графику Т₁ =¦ (r₁) (рисунок 10), построенному на основании справочных данных.

Рисунок 10 – Изменение удельного сопротивления вольфрама и меди в зависимости от температуры

5. Определяется температура Т₂ окружающей проволоку поверхности стеклянной стенки, которая охлаждается водой калориметра. С допустимой точностью можно считать, что все тепло, выделенное нагретой проволокой при стационарном режиме лучистого теплообмена, отдано через стеклянную стенку охлаждающей воде. Так как термическое сопротивление тонкой стеклянной стенки мало (d/l), то можно принять, что температура Т₂ стенки поверхности равна средней температуре охлаждающей воды. Тогда

температуру Т₂ определяем по формуле

; [T₂] = 1К . (31)

6. Определяется коэффициент облучения С₁ и степень черноты e₁ поверхностей материалов из формул (26).

7. Результаты обработки опытных данных сводятся в таблицу 3.

8. Строятся графики зависимости коэффициентов излучения и степени черноты поверхности вольфрамовой проволоки от температуры С₁=¦ (Т₁) и e₁ = ¦ (Т₁).

9. Строится график возрастания коэффициента излучения у меди в зависимости от качества излучающих поверхностей (влиянием незначительного расхождения Т₁ пренебречь).

Таблица 3 – Протокол испытаний и результатов обработки данных

Варианты		Паде- ние напря- жения U, В	Сила тока I,A	Температура воды		Рассчитываемые величины
а	б
Номер режима	Х-ка повер- хности			t2вх, 0С	t2вых, 0C	R1, Ом	Т1, К	Т2, К	Q1®2, Вт	e1 -	С1,
1
	Тща- тельно полиро- ванная
2
	Полиро- ванная
3
	Продол- жительно нагревае- мая
4
	Окислен- ная при нагреве

Отчет по выполнению работы оформляется согласно методическим указаниям приведенным выше.