logo
ПРАКТИКУМ Прикладная физика 2011

2. Программа работы и порядок выполнения

Подобрать оборудование и электроизмерительные приборы для регулирования и измерения напряжения от 0 до 220 В, тока до 50 А, термо-э.д.с. термопар от 0 до 10 мВ, активного сопротивления от 0 до 50 Ом, приборы для измерения скорости воздуха.

Работа выполняется в следующем порядке:

  1. Собрать электрическую схему, изображенную па рисунке 2.

  2. Измерить сопротивление спирали на керамическом стержне в холодном состоянии и по результатам опытов определить температурный коэффициент сопротивления нихрома.

  3. Исследовать зависимость температуры нагревательных элементов от силы тока нагрузки и скорости обдувающего воздуха.

  4. Определить постоянные времени нагрева и коэффициенты монтажа и среды нагревательных спиралей.

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 1.

Таблица 1

Измерения

Вычисления

τ,

с

U,

В

I,

А

ω,

м/с

t1

t2

t3

t4

α,

°С-1

T,

с

Kм,

-

Кс,

-

°С

Здесь ω - скорость воздуха, обдувающего элементы;

tl, t2, t3, t4 - установившаяся температура нагревательных элементов (1, 2, 3-го и т.д.);

α. - температурный коэффициент сопротивления нагревательного сплава;

Т - постоянная времени нагрева спиралей;

Кн, Кс - коэффициенты монтажа и среды спиралей.

Скорость воздуха, обдувающего нагревательные элементы, регулируют жалюзийной заслонкой на входе в воздуховод. Температуру нагревательных элементов для каждого значения тока измеряют только после наступления установившегося режима. Зависимость t = f(I) для каждого элемента исследуют:

  1. в спокойном воздухе (ω = 0) при снятых верхней и нижней крышках камеры воздуховода;

  2. для 5 - 6 значений скорости воздуха (в пределах 0,5 - 5 м/с) при закрытых крышках.

По результатам опытов строят:

  1. кривые нагрева t = f1 (τ) при w = 0;

  2. зависимости t = f2(I) при ω = 0;

  3. зависимости t = f3(ω) при I постоянном и одинаковом для всех элементов.

Для вычислений используют зависимость:

где: I0 - ток в спирали в холодном состоянии при температуре t0;

It - то же, при температуре t

Постоянные времени определяют графически по кривым нагрева.

Коэффициент монтажа спиралей определяют при ω = 0 и одном и том же значении тока для 2, 3 и 4-го элементов, где tпр - установившаяся температура проволоки (2-го элемента); tcп - установившаяся температура спирали.

Коэффициент среды определяют как:

где: tпр - установившаяся температура проволоки (2-го элемента) в спокойном воздухе (при ω = 0);

t'cп - установившаяся температура спиралей при данном значении ω.

По данным измерений и вычислений строят зависимости Кс= f4(ω) для обеих спиралей.