Порядок выполнения работы. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ

( Инструкция по эксплуатации )

Назначение.

Установка предназначена экспериментального определения интегрального коэффициента излучения тонкой вольфрамовой проволоки нагретой электрическим током в интервале температур от 100 до 800 ^оС.

Схема экспериментальной установки и методика измерений.

Схема экспериментальной установки приведена на Рис.1. На передней панели находится двухканальный измеритель температуры (2) типа 2ТРМО, подключённый к хромель-копелевой термопаре, универсальный вольтметр (1) типа MY-67 с автоматическим переключением пределов измерений, тумблёр электропитания установки (3), разъёмы (V) для подключения вольтметра (1), тумблёр (5) для переключения вольтметра на измерение падения напряжения на образцовом сопротивлении (Uо) и напряжения на вольфрамовой проволоке (Uн).

На Рис.2 приведена принципиальная схема рабочего участка, электрическая схема питания и измерений. Нагреваемая вольфрамовая проволока-нить (7) находится в цилиндрическом стеклянном баллоне (8) с двойными стенками, между которыми находится вода. Внутренняя трубка вакуумирована до 10^-5 мм. рт.ст. Температура стенки этой трубки Т₂ считается равной температуре воды циркулирующей между двойными стенками и постоянной в течение опыта. Она определяется хромель-копелевой термопарой (9), соединённой с измерителем температуры (2). Баллон с нитью укреплен в модуле (6), который находится на лабораторном стенде. Электропитание к вольфрамовой проволоке подводится внутри установки от источника питания (4) .Последовательно с вольфрамовой проволокой включено образцовое сопротивление (Rо) для определения величины электрического тока в цепи по измеренному значению падения напряжения на Ro. Для измерения напряжения на вольфрамовой проволоке U_R и напряжения на образцовом сопротивлении

U_o к разъёмам V подключается мультиметр (1).

Расчетные формулы.

В основе калориметрического метода лежит уравнение для результирующего потока излучения с поверхности вольфрамовой проволоки:

(1)

где e₁ – интегральный коэффициент теплового излучения вольфрамовой нити; с_о – излучательная способность абсолютно чёрного тела. Поскольку площадь поверхности вольфрамовой проволоки мала по сравнению с площадью поверхности оболочки (F₁ << F₂), формула содержит только искомое значение e₁.Предполагается, что тела серые и поэтому e₁ = А₁. Для определения e₁ необходимо измерить температуру проволоки Т₁ и температуру стенки внутренней стеклянной трубки Т₂ (в шкале Кельвина) и определить плотность потока излучения с поверхности проволоки.

Е = Q/(pdl), (2)

где Q = U_R (U_o/R_o); d – диаметр вольфрамовой проволоки; l – длина проволоки.

Температура вольфрамовой проволоки определяется по формуле:

t₁ = , (3)

T₁ = ( 273.15 + t₁ ), К ,

где R_ОН - сопротивление вольфрамовой проволоки при t₁ =0 C;

R_t = U_R/I – сопротивление проволоки при данной температуре, где I = U_o/R_o;

a - температурный коэффициент сопротивления вольфрама.

При отсутствии данных для R_ОН (сопротивление нити при tн =0 ^oC;) используются

данные для R_НК при комнатной температуре t_K (измеряется R_НК мультиметром при отключённом нагревателе). При этом формула (3) для расчёта температуры вольфрамовой проволоки приобретает вид

, ^ОC (4)

Порядок выполнения работы.

Перед выполнением работы измерить мультиметром (в режиме измерения сопротивления) электрическое сопротивление вольфрамовой проволоки R_HK при комнатной температуре t_K.

1. Записать данные установки, условия опыта.

2. Убедиться в том, что все приборы выключены. Повернуть регулятор напряжения блока питания против часовой стрелки до упора. Включить стенд тумблером (3). Включить Источник питания (4), мультиметр (1) и измеритель температуры (2).

3. Определить (задаёт преподаватель) значения напряжений, при которых проводятся измерения. Рекомендуемые значения напряжений, устанавливаемые на блоке питания: 6, 8, 10, 12, 16 вольт.

4. Переключить тумблер (5) в положение U_Н. Установить первое значение напряжения на нити, следя за показаниями вольтметра. Произвести отсчет напряжения на нити Uн₁.

5. Переключить тумблер (5) в положение U_o. Произвести отсчет напряжения на образцовом сопротивлении U_o1.

6. Определить температуру стенки трубки t₂ по показаниям измерителя температур (2).

7. Пункты 4 и 5 повторить для следующих значений напряжений, устанавливаемых на нити.

8. Убрать напряжение на нити. Выключить приборы и стенд.

4. Данные установки и таблица результатов измерений.

Диаметр вольфрамовой проволоки d₁ = 0,15 мм.

Внутренний диаметр трубки d₂ = 8 мм.

Образцовое сопротивление Ro = 0,1 Ом.

Сопротивление нити при 0 C

Температурный коэффициент сопротивления вольфрама a = (3,9 – 4,5)10^-3 , 1/К.

Длина нити l = 450 мм.

Таблица измеренных величин.

Поиск по сайту: