После ознакомления с описанием исследовательской установки надо подготовить форму протокола для записи наблюдений, проверить правильность включения измерительных приборов и наличие масла в посудине 1 холодного спая термопар. После проверки схемы преподавателем можно начинать опыт. Все измерения выполняют при стационарном тепловом режиме установки, который характеризуется неизменностью показаний устройств во времени и устанавливается через 30-50 мин после включения либо изменения тока. Установив точность нагревателя надо убедиться, что установка на стационарный режим. Для этого вольтметром фиксируют показания одной из термопар через каждые 3 мин. Как только показания термопар начнут повторяться, можно считать, что установка вышла на стационарный режим. После этого вольтметром измеряют показания других термопар, мощность ваттметром, температуру окружающей среды термометром, установленным в пробирке с маслом.
Для перехода на новый температурный режим надо изменить напряжение на нагревателе автотрансформатором. Для выполнения работы в полном объёме надо провести опыты при 3-х – 4-х разных температурах стенки в интервале 10...50°С. Во время опытов двери комнаты надо закрыть, а студентам сидеть на месте. Результаты измерений и расчётов надо занести в таблицу 5.
Внимание!!! Включает и выключает электрический ток преподаватель!!!
Для обработки можно использовать только данные, которые были получены при установленном тепловом состоянии системы. Обычно берут средние значения показателей приборов 3-х последних записей. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от трубы у воздуху вычисляют по закону теплоотдачи:
(5.3)
где l – длина исследовательской трубки, м; d - диаметр, м; 
- средняя разница между температурами поверхности трубы и окружающей среды. Конвективный тепловой поток определяют как разницу между общим тепловым потоком и потоком излучения по равенству:
(5.4)
где Q – общий тепловой поток от поверхности трубы к воздуху и равняется мощности нагревателя.
Излучаемый поток, который передаётся трубкой тепловым излучением, определяется:
(5.5)
где Сзв – сведённый коэффициент излучения, Тст , Т пов – абсолютные температуры исследовательской трубы и окружающей среды; 
- внешняя поверхность исследовательской трубы, м2. Поверхность окружающих тел намного больше, чем поверхность исследовательской трубы. Поэтому можно считать, что сведённый коэффициент излучения Сзв равен коэффициенту излучения С исследовательской трубы. Для стальной слабополированной трубы можно взять С = 1,0Вт/(м 2К 4). Расчётную температуру исследовательской трубы 
определяют по среднеарифметическому значению ЭДС термопар, расположенных
Таблица 5
Диаметр трубы  ; Длина трубы ;
Площадь поверхности трубы 
| ||||
| № п/п | Наименование величин | Формула | Номер опыта | |
| Мощность нагревателя | N=Q, вт | |||
| ЭДС термопар | 
| |||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| Среднеарифметическое значение ЭДС | 
| |||
| Температура холодного спая | tхс | |||
| ЭДС холодного спая | Eхс | |||
| Средняя ЭДС рабочих спаев термопар | 
| |||
| Средняя температура поверхности трубы | 
| |||
| Температура воздуха | tпов Tпов = tпов+273 | |||
| Средний температурный напор |  
| |||
| Излучаемый тепловой поток | 
| |||
| Коэффициент теплоотдачи | 
| |||
| Теплопроводность воздуха | 
| |||
| Кинематическая вязкость воздуха | 
| |||
| Число Нуссельта | 
| |||
| Число Грасгоффа | 
| |||
| Число Релея | 
|
на поверхности трубы 
и температуры холодного спая по градиентной зависимости. В первичной обработке результаты опыта представляют в виде зависимости 
и строят соответсвтующий график. Зависимость 
обобщает результаты проведённых опытов. Для распространения полученных результатов на другие подобные процессы надо обобщить расчётные данные и представить их в критериальном виде:
(5,6)
где 
- критерий Нуссельта;
- критерий Грасгоффа;
- критерий Прандтля;
- определяющий размер, для горизонтальної труби – диаметр, а для вертикальной – высота;
- теплопроводность воздуха;
- кинематическая вязкость воздуха.
Для каждого опыта рассчитывают численные значения критериев 
и по методу наименьших квадратов определяют значение коэффициентов 
в зависимости (5,6). Полученные точки наносят на график 
в логарифмическом масштабе, и строят зависимость 
.
Контрольные вопросы
1. Какой процесс исследуется в этой работе?
2. Что понимают под конвективной теплоотдачей?
3. Способ переноса теплоты.
4. Численные значения теплового потока от трубы к воздуху в опытах.
5. Как в лабораторной работе рассчитывается конвективный тепловой поток?
6. Температурное поле трубы при разных режимах.
7. Режим движения теплоносителей.
8. Виды конвекции.
9. Способы определения коэффициента теплоотдачи.
10. Как рассчитать коэффициент теплоотдачи по критериальным уравнениям для условий опыта?
11. От каких факторов зависит коэффициент теплоотдачи?
12. Запишите уравнение теплоотдачи.
13. Приведите примеры конвективной теплоотдачи.
14. Каким образом можно увеличить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху?
15. Как измениться коэффициент теплоотдачи, если трубу погрузить в воду?
16. Как измениться коэффициент теплоотдачи, если трубу обдувать воздухом с помощью вентилятора?
Лабораторная работа №6