freakpp037

72

Rys. 4.8. Zależność Ko = f(Bi_z) dla ciał o różnej geometrii: 1 - płyta,

2 - kula, 3 - walec [6]

krzywe: Ko = f(Bi_z) niewiele się od siebie różnią, dlatego można je zastąpić, nie popełniając dużego błędu, jedną krzywą, której analityczna postać jest następująca [6]:

M' - ^K° -    ¹    (4.36)

^Biz ^Bi| + 1,437 Bi_z + 1

Do wyznaczania a metodą stanu uporządkowanego jest stosowany tzw. a-kalorymetr, który składa się z jednego lub więcej ciał o znanych własnościach cieplnych (najczęściej są stosowane a-kalorymetry metalowe, dla których jest spełniony warunek; *F = 1), termometru różnicowego oraz miliwoltomierza (rys. 4.9).

W celu wyznaczenia a mierzy się różnicę temperatury; T - T_f, w funkcji czasu w warunkach stanu uporządkowanego termoelementem 3, następnie wyznacza się tempo chłodzenia m z zależności (4.29). Aby obliczyć współczynnik wnikania ciepła, należy posłużyć się wzorem (4.35), przyjmując jednocześnie 'F = 1 (jest to możliwe w a-kalorymetrach metalowych), na podstawie którego

a =

m^_sl_z

a

(4.37)

Podczas ogrzewania (ochładzania) ciała w warunkach konwekcji swobodnej nie jest spełniony warunek - cc(t) = const, ponieważ a zależy od różnicy temperatury; AT = T_w - T_f. Gdy AT jest niewielka, a ulega większym zmianom, niż gdy jest ona stosunkowo duża, dlatego zaleca się realizować pomiar dla AT = 40-45 K [5],

2

mV

1. a-kalorymetr (bardzo dobrze przewodzące ciało stałe z termoelementem)

2. Ciało na powierzchni, dla którego jest wyznaczany współczynnik przejmowania ciepła

3.    Termoelement

4.    Izolacja

Rys. 4.9. Wyznaczanie lokalnej wartości a z użyciem a-kalorymetru [4]

Metoda stanu uporządkowanego nie powinna być stosowana, gdy B i_z> 0,1, dlatego powinien być spełniony warunek [5]:

(4.38)

4.5.3. Metoda smugowa i interferencyjna

Prosty sposób obserwacji konwekcji swobodnej wprowadził Schmidt. Aby obserwować zjawisko konwekcji np. na rurze poziomej, należy umieścić w dużej odległości od niej źródło światła, tak aby wiązka światła biegła równolegle do powierzchni ciała (rys. 4.10). Wiązka światła, przechodząc przez warstwę laminamą, ulega załamaniu. Na ekranie umieszczonym w odpowiedniej odległości od obserwowanego obiektu obszar o-a będzie nie oświetlony, dając ostry cień warstwy przyściennej, jak to widać na rys. 4.11.

Rys. 4.10. Schemat obrazujący metodę cieni [8]