3 Схема и описание экспериментальной установки
Схема экспериментальной установки показана на рис. 5.
Опытный участок представляет собой тонкостенную трубку 1 из нержавеющей стали с прикрепленными к ней с двух концов цилиндрическими камерами 2 и 3. Движение воздуха по трубке осуществляется газодувкой центробежного типа 5, приводимой в движение электродвигателем 6 постоянного тока. Электродвигатель через выпрямитель 7 и регулятор напряжения 8 подключен к сети переменного тока. С помощью регулятора напряжения, контролируемого вольтметром 9, можно изменить частоту вращения ротора электродвигателя и, следовательно, расход потока воздуха в трубке. Тепловой поток от стенки к движущемуся воздуху в трубке осуществляется за счет выделения теплоты Джоуля в материале трубки (внутренний источник теплоты). Для этого опытная трубка при помощи токоведущих проводов подключена к понижающему низковольтному трансформатору блока питания 10, первичная обмотка которого через регулятор напряжения 11 соединена с сетью переменного тока (220 В). Во время проведения опыта по телу трубки протекает электрический ток, сила которого может меняться регулятором, который находится на передней панели лабораторного модуля. Напряжение на опытной трубке измеряется цифровым вольтметром 4. В торцевых поверхностях входной и выходной камер опытного участка имеются отверстия, в которые вставлены тонкие трубки с помещенными в них термопарами 12. В выходной камере имеется диск 13 с отверстиями, служащий для перемешивания воздуха, вышедшего из опытной трубки. Подогрев воздуха в опытном участке измеряется дифференциальной термопарой 12, горячий и холодный спаи которой расположены соответственно в выходной и входной камерах. Для измерения температуры стенки опытной трубки по ее длине в пяти точках боковой поверхности приварены горячие спаи 14 (корольки) хромель-копелевых термопар. Эти термопары имеют общий холодный спай, помещенный во входную камеру 2. Таким образом, измерение температуры стенки трубки и температуры воздуха на входе и выходе из опытного участка в данной работе проводится относительно температуры воздуха на входе, равной комнатной температуре tк, измеряемой термопарой 12 в камере 2 и контролируемой ртутным термометром.
Все ЭДС термопар на стенке трубки ∆Есх и дифференциальной термопары «выход-вход» ∆Е2-1 измеряются цифровым вольтметром.
Последовательное подключение цепей термопар к цифровому вольтметру осуществляется поочередно через механический переключатель, расположенный на передней стенке модуля.
В таблице 3.1 приведены данные по соответствию координат термопар с нумерацией переключателя замера термо-ЭДС.
Таблица 3.1
Обозначение и координаты термопар
Положение переключателя цепей термопар |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7* |
Координата термопары, по длине трубки (в мм) |
Термопары |
||||||
0 |
1-я
75 |
2-я
150 |
3-я
225 |
4-я
300 |
5-я
375 |
«выход-вход» воздуха |
|
Обозначение термопары ЭДС, мВ |
ΔЕх0 = 0 |
ΔЕсх1 |
ΔЕсх2 |
ΔЕсх3 |
ΔЕсх4 |
ΔЕсх5 |
ΔЕ2-1 |
* Позиция «7» на переключателе соответствует дифференциальной термопаре «вход-выход» воздуха.
Таблица 3.2 служит для перевода ЭДС хромель-копелевых термопар в соответствующие температуры.
Таблица 3.2