2 Описання експериментальної установки

Принципова схема експериментальної установки зображена на рисунку Л3.2. Робочим елементом установки є мідний стержень 10 діаметром d=6±0,05мм та довжиноюL=500±1.0мм, защемлений кінець якого установлено в отворі нагрівача 6 (використано нагрівальний елемент від побутового електропаяльника), закріпленого втеплоізоляційному корпусі 5. Нагрівач 6 живиться від електромережі змінного однофазного струму з напругою 220В. В ланцюг нагрівача увімкнені однофазні вольтметри та амперметр 3. До електромережі нагрівач 6 приєднується штепсельною вилкою 1 і вмикається вимикачем 2.

В мідний стержень 1 зачеканені по гвинтовій лінії на відстані 125мм одна від одної робочі спаї п’яти хромель – копелевих термопар (ТХК) 7 (точки 0...4). Термопара, що установлена в т.0 на краю защемлення стержня 1, призначена для вимірювання початкової температури. Через багатопозиційний перемикач 8 термопари 7 по черзі з’єднуються з мілівольтметром 9 типу МВУ6-41А, шкала якого про градуйована в ºС. Мілівольтметр обладнано пристроєм КТ-3, який автоматично компенсує зміну термо - е.р.с., обумовлено відхиленням температури холодного спаю градуйовальної, що дорівнює 0ºС. Температура навколишнього середовища вимірюється ртутним термометром ТР-ІV.

Рисунок Л3.2 – Схема установки для дослідження розподілу температури по довжині теплопровідного стержня

3 Порядок виконання роботи

3.1 Штепсельною вилкою 1 приєднати установку до електромережі змінного струму напругою U=220В.

3.2 Увімкнути установку вимикачем 2, при цьому амперметр 3 та вольтметр 4 показуватимуть силу струму і напругу електромережі.

3.3 Через 15...20 хвилин, підключаючи по черзі термопари 7 за допомогою багато -позиційного перемикача 8 до мілівольтметра 9, впевнитись за його показаннями, що установився стаціонарний режим роботи установки. При стаціонарному режимі показання термопар будуть практично одні і ті ж.

3.4 Ртутним термометром виміряти температуру в навколишньому середовищі.

3.5 Результати вимірювань записати в таблицю Л3.1

Таблиця Л3.1

Температура середовища, t0, ºC	Показання термопар, ºC, в точках
	0	1	2	3	4

3.6 Після проведення досліду вимкнути установку вимикачем 2 і витягти штепсельну вилку 1 із розетки.

3.7 Провести обробку результатів експерименту за методикою, викладеною в розділі4.

3.8 Побудувати експериментальний графік розподілу температури по довжині стержня.

3.9 Визначивши середнє значення темпу охолодження m, розрахувати середній коефіцієнт тепловіддачі при виміряній температурі навколишнього середовища.

3.10 Оцінити похибку вимірювань, використовуючи метрологічні характеристики вимірювальних приладів (див. додаток Л2.Б).

3.11 Підготувати звіт з лабораторної роботи.

4 Обробка результатів та оцінка похибки вимірювань

4.1 Методика обробки результатів вимірювань

4.1.1 Користуючись даними, записаними в таблиці Л3.1, розрахувати відносні температури в т. 0...4 (див. рисунок Л3.2) за формулою

, деі= 0; 1; 2; 3; 4. (Л3.21)

4.1.2 Побудувати графік залежності , прийнявши до уваги, що координатам т. 0...4 відповідають поточні температури при:

х₀= 0, ;х₁=l₁=125мм,;

х₂=l₂=250мм,; х₃=l₃=375мм,;

х₄=l₄=500мм,.

4.1.3 За знайденою за формулою (Л3.21) відносною температурою стержня в т.4, розраховувати експериментальне значення темпу охолодження за залежністю (Л3.16) при х = L:

, (Л.22)

де враховано, що [5].

4.1.4 Визначити коефіцієнт тепловіддачі стержня при виміряній температурі навколишнього середовища за формулою

, Вт/(м²ºС), (Л3.23)

де λ =389,6 Вт/(м ºС) – коефіцієнт теплопровідності міді [3]; - площа поперечного перерізу стержня, м²;U = πd– периметр стержня, м.

4.1.5 За формулою (Л3.20) розрахувати кількість теплоти Q_p,що віддається поверхнею стержня в навколишній простір.