Содержание лабораторной работы № 2

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Провести измерения интенсивности тепловых излучений в зависимости от расстояния до источника. Оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов и воздушной завесы.

Описание лаборатоного стенда «Защита от теплового излучения»

Внешний вид стенда представлен на Рисунке 2.1. Стенд представляет собой стол со столешницей 1, на которой размещаются бытовой электрокамин 2, индикаторный блок 3, линейка 4, стойки 5 для установки сменных экранов, стойка 6 для установки измерительной головки 7 измерителя тепловых потоков. Стол выполнен в виде металлического сварного каркаса со столешницей и полкой, на которой хранятся сменные экраны.

Рисунок 2.1 – Общий вид стенда «Защита от теплового излучения»

Бытовой электрокамин 2 используется в качестве источника теплового излучения. Воздуходувка (бытовой воздушный электронасос) 8, закрепленный на стойке, используется для создания воздушного душа или воздушной завесы и устанавливается на столешнице стенда. Стойки 5 для установки сменных защитных экранов обеспечивают их оперативную установку и замену. Измерительная головка 7 с помощью винтового зажима 9 крепится к вертикальной стойке 6, которая закреплена на плоском основании. Вся эта конструкция может вручную перемещаться по столешнице вдоль линейки 4. Стандартная металлическая линейка 4 предназначена для измерения расстояния от источника теплового излучения (электрокамина 2) до измерительной головки 7 и жестко закреплена на столешнице 1. Сменные экраны имеют один типоразмер. Металлические экраны выполнены в виде листов металла с направляющими. Экраны с цепями и брезентом выполнены в виде металлических рамок, в которых закреплены стальные цепи или брезент (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Экран в виде металлической рамки со стальными цепями

На столешнице закреплен удлинитель для подключения к сети переменного тока электрокамина 2 и воздуходувки 8.

2.2. Измерение плотности теплового потока

Для измерения плотности теплового потока используется прибор ИПП-2. Конструктивно измерительный блок прибора выполняется в пластмассовом корпусе.

Рисунок 2.3 – Измеритель плотности теплового потока ИПП-2

Принцип действия прибора основан на измерении перепада температур на «вспомогательной стенке». Величина температурного перепада пропорциональна плотности теплового потока. Измерение температурного перепада осуществляется с помощью ленточной термопары, расположенной внутри пластинки зонда, выступающей в роли «вспомогательной стенки».

В рабочем режиме прибором производится циклическое измерение выбранного параметра. Осуществляется переход между режимами измерения плотности теплового потока и температуры, а также индикации заряда аккумуляторов в процентах 0%…100%. При переходе между режимами на индикаторе отображается соответствующая надпись выбранного режима. Прибор также может производить периодическую автоматическую запись измеренных значений в энергонезависимую память с привязкой ко времени. Включение/выключение записи статистики, настройка параметров записи, считывание накопленных данных осуществляется с помощью программного обеспечения, поставляемого по заказу.

Особенности прибора:

• Возможность установки порогов звуковой и световой сигнализации. Пороги – это верхняя или нижняя границы допустимого изменения соответствующей величины. При нарушении верхнего или нижнего порогового значения прибор обнаруживает это событие и на индикаторе загорается светодиод. При соответствующей настройке прибора нарушение порогов сопровождается звуковым сигналом.

• Передача измеренных значений на компьютер по интерфейсу RS 232.

• Достоинством прибора является возможность попеременного подключения к прибору до 8-ми различных зондов теплового потока. Каждый зонд (датчик) имеет свой индивидуальный калибровочный коэффициент, показывающий, насколько напряжение с датчика изменяется относительно теплового потока. Данный коэффициент используется прибором для построения калибровочной характеристики зонда, по которой определяется текущее измеренное значение теплового потока.

Устройство прибора.

На передней панели прибора располагаются светодиодный индикатор для отображения измеряемой величины (либо плотности теплового потока, Е, Вт/м², либо температуры t, С). На правой боковой поверхности корпуса прибора располагается тумблер включения прибора и гнездо для зарядки аккумуляторов. На верхней части корпуса расположены два гнезда для подключения зондов (справа - зонд теплового потока, слева - температурный зонд).

Порядок работы с ИПП-2.

Включить прибор. На индикаторе должны появиться показания. Затем установить переключатель режима измерения в соответствующее положение (плотность теплового потока или температура). Дождавшись установления показаний, произвести считывание с цифрового дисплея значения измеряемой величины теплового потока (Вт/м²) или температуры (°С) и занести их в таблицу 2.2.

2.3. Требования безопасности при выполнении лабораторной работы

2.2.1. К работе допускаются студенты, ознакомленные с устройством лабораторного стенда, принципом действия и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.

2.2.2. Не рекомендуется включать электрокамин на полную мощность 1 кВт (включены оба выключателя) без использования теплозащитных экранов.

2.2.3. Запрещается прикасаться к электронагревательному элементу электрокамина.

2.2.4. После проведения лабораторной работы отключить электропитание стенда.

2.4. Порядок проведения лабораторной работы № 1

2.3.1. Подключить стенд к сети переменного тока, а источник теплового излучения к розетке пульта управления.

2.3.2. Включить источник теплового излучения (верхнюю часть) и измеритель теплового потока ИПП-2м.

2.3.3. Установить головку 7 (рисунок 2.1) измерителя теплового потока в штативе таким образом, чтобы она была смещена относительно стойки 6 на 100 мм (в направлении к источнику 2 теплового излучения). Вручную перемещать штатив вдоль линейки, устанавливая головку измерителя на различном расстоянии от источника теплового излучения, и определять интенсивность теплового излучения в этих точках (интенсивность определять как среднее значение не менее 5 замеров). Данные замеров занести в таблицу.

2.3.4. Устанавливая различные защитные экраны, определить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях (п.2.3.3).

2.3.5. Установить защитный экран (по указанию преподавателя). Разместить рядом с ним воздуходувку, направив её сопло (Рисунок 2.1) в центр экрана под некоторым углом. Включить воздуходувку, имитируя устройство воздушного душирования, и спустя 2-3 минуты (после установления теплового режима экрана) определить интенсивность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в п. 2.3.3.

2.3.6. По результатам измерений определить эффективность охлаждения (количество удаляемого воздуходувкой тепла) Q_охл.

2.3.7. После выполнения измерений для исследования теплового излучения в лабораторной работе отключить от сети стенд, сменные экраны положить на полку стола и приступить к обработке полученных данных.

2.3.8. Вычислить по формуле (6) для различных экранов эффективность защиты от теплового излучения n.

2.3.9. Вычислить по формуле (7) для различных экранов кратность ослабления теплового потока m.

2.3.10. Вычислить по формуле (8) для различных экранов коэффициент пропускания экраном теплового потока τ для имеющихся расстояний.

2.3.11. Составить отчет о работе.

3. ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1

3.1. Общие сведения.

3.2. Схема стенда.

3.3. Результаты исследуемых параметров теплового потока записать в виде таблицы

Расстояние от источника, м Исследуемые параметры теплового потока		R1	R2	R3	R4	R5
Без защитного экрана – Qбэ, Вт/м2
С использованием защитного экрана – Qэ, Вт/м2
Тип экрана	Эффективность защиты – nr
	Кратность ослабления – mr
	Коэффициент пропускания – τr
Эффективность охлаждения, Qохл, Вт/м2

Таблица 2.2. Таблица для записи результатов исследуемых параметров

3.4. Построить график зависимости интенсивности излучения в координатах «ось ординат (интенсивность излучения (Q, Вт/м²)) – ось абсцисс (расстояние от электрокамина (экрана), (R, m))».