7.2 Методика проведення експерименту

Дослідження тепловіддачі проведіть на досвідченій установці, схема якої наведена на рисунку 7.1.

Лабораторна установка складається з трьох металевих трубок 1 однакової довжини, але різного діаметра. Усередині труби встановлені електричні нагрівачі 2, що служать джерелом тепла. Режим теплообміну регулюйте шляхом зміни потужності електричних нагрівачів реостатом 3. Вимір температури зовнішньої поверхні труб робите в трьох місцях термопарами 4, сполученими через багатокрапковий перемикач 5 із вимірювальним приладом 6. Холодні спаї термопар приміщені в термостат 7. Температуру в термостаті й навколишньому повітрі виміряйте ртутним термометром 8. Потужність, споживану нагрівачами, визначите по показанню ватметра 9.

Опити проведіть в такій послідовності:

1. Перед початком експерименту вивчите схему досвідченої установки, після одержання допуску до роботи приступайте до експериментів.

2. Включите нагрівачі в електричну мережу і установите відповідний режим нагрівання їх (150 - 200 Вт).

3. В процесі виконання роботи необхідно стежити за тим, щоб повітря біля досліджуваної трубки було у спокійному стані.

4. Після встановлення постійних температур стінки, тобто з настанням стаціонарного режиму, зробіть усі необхідні виміри (ЕДС термопар трубок, потужності нагрівачів, температур навколишнього середовища і холодних спаїв термопар).Досвідчені дані занесіть у таблицю 7.1.

1 – металеві трубки різного діаметра; 2 - електричні нагрівачі; 3 - реостат; 4 - термопари; 5 - багатокрапковий перемикач; 6 - вимірювальний прилад; 7 - термостат; 8 - ртутний термометр; 9 - ватметр

Рисунок 7.1 - Схема опитної установки

7. 3 Методика опрацювання опитних даних

Кількості тепла, що виділяється нагрівачем і минуще через бічну поверхню трубки, треба приймати рівним потужності нагрівача. При цьому теплом, переданим з торцевих поверхонь у навколишнє середовище, зневажити, тому що діаметр трубок набагато менше її довжини.

Сумарний коефіцієнт тепловіддачі (конвекцією і випромінюванням) визначите з рівняння Ньютона - Ріхмана:

, (7.1)

де Q - потужність теплового потоку, Вт;

Н - бічна поверхня трубки, м²;

t_сm - середня температура стінки труби, ^оС;

t_ср - температура навколишнього повітря, ^оС.

Температуру поверхні трубки знайдіть як середнє арифметичне з трьох температур, обмірюваних у різноманітних точках трубки. Для визначення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією попередньо обчислите коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням по формулі

, (7.2)

де С_о - коефіцієнт променювання абсолютно чорного тіла;

С_о = 5,67 Вт / (м². К⁴);

ε - степінь чорнуватості поверхні трубки, прийміть ε = 0,37, якщо не буде іншої указівки викладача.

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією визначите як різницю між сумарним коефіцієнтом тепловіддачі і коефіцієнтом тепловіддачі випромінюванням по рівнянню

α _к = α – α_в. (7.3)

Температуру стінки обчислите по формулі

t_сm = а Е + t_хс, (7.4)

де а - тарувальний коефіцієнт термопари; а = 23,5 К / (м·В);

Е - ЕДС термопари;

t_хс - температура холодного спаю термопари, ^оС, t_хс = t_ср.