Описание экспериментальной установки. «исследование теплового излучения нагретых тел»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

« Исследование теплового излучения нагретых тел »

Выполнил: студент ФЗиДО

Проверил: Казакова Е. Г.

Сыктывкар 2015

Цель работы: изучение процессов теплообмена излучением.

Задачи работы

1. Изучение теплообмена излучением и экспериментального определения постоянной Стефана — Больцмана.

2. Экспериментальное определение степени черноты излучающих поверхностей различных тел.

3. Экспериментальное исследование эффективности устройств и средств защиты от инфракрасного излучения.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Устройство для изучения теплового излучения (рис. 5.1 и 5.2) представляет собой три тепловые мишени (1—3) диаметром 160 мм с электронагревателями, последовательно включенными в электрическую цепь. Нагреватели имеют одну и ту же мощность, одинаковым образом расположены на лицевой панели установки. Они отличаются друга; лишь состоянием излучающей поверхности. Первая мишень имеет черную закрашенную поверхность, вторая — закрашенную белую, третья — полированную металлическую.

В центре каждой мишени с внутренней стороны нагревателя в него зачеканены хромель-копелевые термопары (4)—(6). Электрические сигналы с этих термопар подаются на цифровые измерители температуры (7) и далее в виде цифрового кода в компьютер. Одновременно температуры наружных сторон мишеней поочередно контролируются с помощью инфракрасного термометра с лазерным указателем участка излучающей поверхности (8). ИК-термометр закрепляется на платформе с помощью специальной струбцины перемещающейся по горизонтальной направляющей (9), таким образом, что центры всех трех мишеней оказываются на линии перемещения лазерного пятна.

Рис. 5.1 — Схема экспериментальной установки:

1 — мишень, окрашенная в черный цвет; 2 — измеритель температуры

мишеней; 3 — мишень, окрашенная в белый цвет; 4 — беспроводной

инфракрасный пирометр (отсутствует); 5 — измеритель температур мишеней;

6 — мишень с полированной поверхностью; 7 — автотрансформатор (ЛАТР)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с устройством лабораторной установки и принципом работы инфракрасного цифрового пирометра.

2. Включить нагреватели ВК1.

3. Определить и зафиксировать в табл. 5.1 температуру окружающей среды Т ₀.

4. Выставить напряжение ЛАТРом 7 в пределах 5—50 В.

5. По истечении 10 мин произвести измерения температур поверхностей мишеней.

6. Занести значения температур, измеренных термопарами и пирометром и в табл. 5.1.

7. Объяснить, почему при равных сопротивлениях нагревателей и последовательном их соединении в электрической цепи, а следовательно, и равенств выделяющейся на них энергии, температуры мишеней различны?

8. Объяснить незначительный разброс температур, измеренных термопарами, и существенное различие показаний пирометра для отдельных мишеней?

9. Сравнить показания термопары Т_терм и показаний ИК-термометра Т_ик.

10. Увеличить напряжение и повторить пп. 6—11 для новых режимов.