ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3

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 багатопозиційного 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, tр, ºC	Показання термопар, ºC, в точках

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 розділі 4.

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 оцінювання 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

,

(Л3.21)

де і= 0; 1; 2; 3; 4.

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:

,

(Л3.22)

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.

4.2 Оцінювання похибки вимірювань

Середньоквадратичну похибку непрямого вимірювання коефіцієнта тепловіддачі α_р можна розрахувати за формулою

,

(Л3.24)

де - відносна похибка визначення темпу охолодження; - відносна похибка вимірювання діаметра теплопровідного стержня, яка визначається допуском Δd = ±0,05мм; - відносна похибка вимірювання коефіцієнта теплопровідності міді, що обумовлюється точністю табличних даних, можна прийняти Δλ = ±0,6 Вт/(м ºС) [3].

При розрахунку відносної похибки темпу охолодження прийняти Δl = ±1мм, а відносну похибку вимірювання температури визначити за формулою:

,

(Л3.25)

де Δ(Δt_В) – абсолютна похибка вимірювання температури, яка визначається класом К=1,0 мілівольтметра МВУ6-41А [4]; ºC (тут x_N = 200º; C межа вимірювання температури мілівольтметром); Δ(Δt_Т) – абсолютна похибка тарування термопар ТХК, яку, за рекомендаціями роботи [4], можна прийняти рівною ±0,5 ºC; - середній температурний напір в умовах досліду.

5 Звіт з лабораторної роботи

5.1 Звіт з лабораторної роботи оформляється згідно з вимогами ДЕСТУ 3008-95.

5.2 В звіті відобразити мету роботи, основні теоретичні відомості, описати схему та принцип роботи дослідної установки, супроводжуючи описання необхідними ілюстраціями.

5.3 Привести таблицю даних вимірювань (див. таблицю Л3.1), графік залежності (див. п. 3.8), визначити коефіцієнт α_р та m (див. формули (Л3.23) та (Л3.22)) і середньоквадратичну похибку непрямого вимірювання коефіцієнта α_р.

5.4 Зробити висновки за змістом отриманих результатів при виконанні лабораторної роботи.

6 Контрольні запитання для самоперевірки

6.1 Які потрібні умови, щоб процеси теплопровідності і конвекції були стаціонарними? В чому полягає відмінність між умовами стаціонарності процесів теплопровідності і конвекції?

6.2 Що розуміють під поняттям “температурний напір”?

6.3 Які процеси описують закони Фур’є та Ньютона-Ріхмана?

6.4 Що розуміють під поняттям “темп охолодження стержня” і які параметри визначають його значення? Яка розмірність в системі СІ параметра під назвою “темп охолодження”?

6.5 За яким законом змінюється температура по довжині довгого стержня в стаціонарних умовах теплопровідності і природної конвекції?

6.6 Якими способами можна збільшити коефіцієнти тепловіддачі довгого стержня?

6.7 Опишіть принцип дії установки для дослідження розподілу температури по довжині довгого теплопровідного стержня. Які прилади застосовуються для вимірювання температури в цій установці?

6.8 Яким пристроєм в дослідній установці компенсується зміна термо е.р.с., що обумовлена відхиленням температури холодного спаю від 0 ºC?

6.9 Відхиленням значень яких параметрів дослідної установки визначають середньоквадратичну похибку непрямого вимірювання коефіцієнта тепловіддачі стержня?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3