5. Порядок проведения эксперимента

1. Подключить вентилятор (7) и регулятор напряжения (6) к розеткам, расположенным на задней панели установки;

2. Соединить проводами гнёзда мультиметра (5) и гнёзда (3) на передней панели установки для измерения величин U₀ и U_н. Включить мультиметр в режим измерения напряжения;

3. Подключить установку к сети и включить тумблер «Сеть» и тумблер измерителя температуры (1) типа УКТ-38. Проверить работу всех четырёх термопар;

4. Включить тумблер «Насос» и установить регулятором требуемый расход воздуха по перепаду давления на U- образная манометре;

5. Включить тумблер «Нагрев» и установить такое напряжение на нагревателе калорифера (примерно 150 В), при котором температура горячего воздуха на входе в сушильную камеру была бы равна t₂=60-65⁰С;

6. Смочить ткань в сушильной камере с помощью капельницы (13);

7. Смочить термопару (15);

8. Через 3-4 минуты записать значения t₁, t₂, t₃, t₄, зарегистрированные прибором УКТ-38;

9. Измерить мультиметром (5) величины U₀ и U_н, переключая тумблер (4) в соответствующие положения;

10. Измерить перепад Δh на дроссельной шайбе по U- образная манометру;

11. Провести эксперимент при 3-х значениях напряжения 100, 125, 150 В. Время выхода установки на стационарный режим составляет 5-7 мин.

6. Данные установки и расчётные величины

1. Величина образцового сопротивления в цепи нагревателя: R₀ = 0,1 Ом.

2. Ток нагревателя: I = U₀/R₀;

3. Количество теплоты, подводимой к воздуху в калорифере (без учета потерь в окружающую среду) : Ф = U_н I;

4. Так как дроссельная шайба диаметром D = 8 мм не является стандартной, то необходима ее калибровка.

Калибровка производится по тепловой мощности Ф (Вт), подводимой к воздуху в калорифере:

Ф = m с_p (t₂ – t₁), (5)

где m - массовый расход воздуха через калорифер, кг/с;

с_р - теплоёмкость воздуха при постоянном давлении (принимается равной 1000 Дж/(кг К);

Из уравнения (5) следует:

m = Ф/(с_р (t₂ – t₁)), (6)

Предположив, что зависимость перепада давления Δр и соответственно разности Δh на U-манометре - линейная функция от массового расхода т, можно записать:

m = k Δh, (7)

где k – коэффициент пропорциональности (калибровочный коэффициент) и из соотношения (7) найти коэффициент k для его использования в дальнейших расчётах:

(8)

Рисунок 2. Общий вид опытной установки: 1 - измеритель температур УКТ-38; 2 - манометр; 3 – разъемы; 4 – переключатель Uн/U0; 5 – мультиметр; 6 – регулятор напряжения.

Рисунок 3. Схема измерительной части установки: 7 – вентилятор; 8 – калорифер; 9 - сушильная камера; 10 – трубка; 11 - отверстия трубки; 12 – ткань; 13 – капельница; 14, 15 – термопары.

Для определения калибровочного коэффициента k необходимо по результатам 3-х опытов при 3-х значениях напряжения (100, 125, 150 В) по уравнению (6) рассчитать значения «m» и, используя измеренные значения Δh, построить линейный график функции (7), из которого найти калибировочный коэффициент k как тангенс угла наклона прямой линии, соответствующей уравнению (7).

При дальнейшей обработке опытных данных по зависимостям (9) и (10) использовать значение «m», рассчитываемые по уравнению (7) с использованием этого калибровочного коэффициента.

Рисунок 4. Изображение процессов изменения параметров влажного воздуха в H,d – диаграмме: 12–нагрев воздуха в калорифере; 23–испарение влаги из ткани (точки 4 и 5 соответствуют состояниям насыщенного воздуха при температурах мокрого термометра t₄ и ; пунктирные линии – линии мокрого термометра).