В исходном состоянии жидкость и весь рабочий участок были практически изотермическими. Включалась система записи информации. Включались термостаты, выставленные на заданные температуры. Начальная температура теплоносителей в термостатах была близка к комнатной. В процессе эксперимента проводилась фотосъёмка рабочего объёма воды через боковую стенку при дополнительной подсветке осветителем через щелевую диафрагму. Фотосъемка проводилась после начала образования льда и в процессе роста льда в строго контролируемые моменты времени. По полученным фотоснимкам определялась толщина образовавшегося льда, определялась скорость роста слоя льда.
3. Полученные результаты.
На рис.2.7 представлены зависимости температуры верхней медной пластины (кривая 1), нижней медной пластины (кривая 2) и разности температуры между пластинами (кривая 3) от времени. Первые 35 минут жидкость находилась в изотермическом состояние при температуре 25оС. Затем наблюдается охлаждение пластин приблизительно по линейному закону. Верхняя пластина (чёрный цвет линии) охлаждалась со скоростью 0,19 оС/мин, нижняя пластина (красный цвет линии) охлаждалась со скоростью 0,113оС/мин. Нижняя граница через 120 минут охлаждения вышла в стационарный режим с температурой приблизительно +6 оС, которая оставалась постоянной до конца эксперимента. Верхняя граница через 125 минут охлаждения достигла температуры Т1 = 0оС, и продолжая охлаждаться с меньшей скоростью, приблизительно равной 0,07оС/мин, достигла минимальной температуры Т1 = − 3,75оС в момент времени 195 минут от начала эксперимента. В этот момент происходит почти мгновенное повышение температуры до 0оС.
|
|
|
Рис.27. Зависимости от времени температуры теплообменников: 1 – верхнего холодного, 2 – нижнего горячего, 3 перепад температуры между границами слоя жидкости. |
На рис. 2.8 приведён профиль температуры в момент времени t = 128 минут. Профиль температуры типичен для термогравитационной конвекции в горизонтальном слое жидкости при подогреве снизу. Средняя температура в объёме слоя несколько выше средней температуры, рассчитанной по температурам медных пластин (Т1 + Т2)/2, и это связано с тем, что процесс квазистационарный, происходит медленное охлаждение, но конвективное течение успевает создавать профиль температуры, характерный для рэлей-бенаровской конвекции. Следует отметить, что вид профиля меняется, когда часть жидкости будет иметь температуру ниже 4оС.
|
|
|
Рис. 2.8. Распределение температуры по высоте слоя в момент времени t = 128 минут. |
Далее до конца эксперимента верхняя пластина равномерно охлаждается со скоростью 0,025оС/мин и к концу эксперимента достигает температуры Т1 = −3,75оС. Перепад температуры между пластинами ведёт себя достаточно сложным образом. В интервале времени от 50 до 150 минут наблюдается линейный рост перепада температуры со скоростью 0,025оС/мин. Далее перепад температуры растет с большей скоростью и в момент времени 195 минут от начала эксперимента достигает максимума, равного ΔТ = 9оС. Далее наблюдается почти мгновенный спад до ΔТ = 6оС, и линейный рост со скоростью 0,025оС/мин до перепада температуры в ΔТ = 7,5оС к концу эксперимента.
На рис. 2.9 приведены зависимости осреднённой по горизонтали температуры воды от времени, для 17 датчиков температуры. Линейные термометры сопротивления расположены на фиксированных расстояниях от дна.
|
|
|
Рис.2.9. Зависимости средней температуры воды от времени на фиксированных расстояниях от дна |
Номера датчиков и их положение по высоте слоя воды приведены в таблице 1. Номера кривых на рис.2.9 соответствуют номерам датчиков.
Табл. 2.1. Местоположение датчиков температуры
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
