4. Метод визначення коефіцієнту тепловіддачі.

Існує декілька методів визначення коефіцієнту тепловіддачі, але всі вони ґрунтуються на пропусканні через поверхню теплового потоку певної густини q і вимірюванні різниці температур ∆t поверхні і оточуючої її рідини. Таким чином коефіцієнт тепловіддачі може бути розрахований безпосередньо з закону конвективного теплообміну Ньютона:

(3.3)

5. Експериментальна установка і сутність вимірювань.

Експериментальна установка (див.рис. 3.2) складається з досліджуємого зразка у вигляді труби (1), в середині якої розташований елект­ричний нагрівальний елемент (2). Зразок виконаний у вигляді труби тому,

що при нагріванні зсередини тепловий потік q практично, повністю вихо­дить через бокову поверхню циліндра. При цьому площею бокових повер­хонь циліндра можна знехтувати. Нагрівальний елемент живиться від джерела (3). Термодатчики (4) разом з вимірювальним пристроєм (5) дозво­ляють вимірювати температури на верху труби, знизу труби і температуру оточуючого повітря.

Сутність вимірювань полягає в тому. що після включення нагрівача через певні проміжки часу фіксують зростання температури поверхні зразка. Підведене зсередини зразка тепло конвективно передається оточуючому повітрю. З часом встановлюється стаціонарний режим теплообміну (температура поверхні перестає змінюватися з часом). Потім визначають різницю між середньою температурою поверхні зразка і температурою повітря. При відомій потужності нагрівача можна обчислити густину теплового потоку, яка перетинає поверхню зразка. Все це дає підстави обчислити ко­ефіцієнт тепловіддачі поверхні зразка, скориставшись рівнянням (3.3).

Рисунок 3.2. Схема експериментальної установки: 1 - досліджуємий зразок, 2 - розташований електричний нагрівальний елемент, 3 - джерело живлення нагрівального елементу, 4 - термодатчики, 5 - пристрій для вимірювання температури.

6. Порядок проведення експерименту.

Перед проведенням експерименту необхідно ознайомитися з лабораторним обладнанням, порядком проведення роботи, правилами техніки безпеки і доповісти викладачу про готовність до експерименту.

Експеримент проводять в такій послідовності:

1. Вимірюють діаметр і довжину труби.

2. Вмикають тумблер «Живлення» лабораторної установки.

3. Вмикають тумблер «Термодатчик повітря» лабораторної установки і вимірюють температуру повітря, після чого вимикають тумблер «Термодатчик повітря». Аналогічно послідовним вмиканням тумбле­рів «Термодатчик труби 1» і «Термодатчик труби 2» вимірюють температуру зверху і знизу труби.

4. Вмикають тумблер «Нагрівач» лабораторної установки. При цьому нагрівальний елемент підключається до джерела живлення. Вимі­рюють напругу і струм в колі нагрівача.

5. Через кожні 2 хвилини до встановлення сталої температури поверх­ні труби вимірюють температуру повітря і температури поверхні тру­би зверху і знизу згідно п.2.

6 Вимикають тумблер «Нагрівач» і «Живлення» установки.

7. Обчислюють: площу поверхні труби, потужність нагрівача, загаль­ний тепловий потік через поверхню труби, густину теплового потоку через поверхню труби, середню температуру поверхні труби для ко­жного вимірювання, різницю середньої температури поверхні труби і температури повітря.

8 Результати вимірювань і обчислень оформляють в таблицях 3.3 і 3.4.

Таблиця 3.3, Характеристики об'єкту досліджень.

Характеристика	Значення
Діаметр труби, d , м
Довжина труби, l , м
Площа поверхні труби, S= d l, м2
Напруга живлення нагрівача, U, В
Струм в колі живлення нагрівача, I, А
Потужність нагрівача, P=UI, Вт
Загальний тепловий потік, Ф=Р, Вт
Густина теплового потоку, q= Ф / S, Вт/м2

Таблиця 3.4. Результати вимірювання температур.

№	Час , с	t повітря, oC	t поверхні, оС			∆ t = t сер - t повітря, oC
			t верх	t низ	t сер
1.	0
2.	120
3.	240
4.	360
5.	480
6.	600
7.	720
8.	840
9.	960