中温辐射时物体黑度的测试说明书.docx

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1、中温辐射时物体黑度的测试实验指导书一、实验目的用比较法,定性的测量中温辐射时物体的黑度O二、实验原理用n个物体组成的辐射换热系统中,利用净辐射法,可以求物体i的纯换热量Qnet.iQnet.i-Qabs.iQei=difFEck(dk)idFk-iEb.iFi(1)式中:Qnet.ii面的净辐射换热量。Qabsi面从其他表面的吸热量。Qei-i面本身的辐射热量。i-i面的黑度。dkik面对i面的角系数。Eeff.kk面的有效辐射力。Ebii面的辐射力。dii面的吸受率。Fii面的面积。根据本实验的设备情况,可以认为：1、热源1,传导园筒2为黑体。2、热源1,传导筒2,待测物体(受力)3。它们表

2、面上的温度均匀(见附图)因此公式(1)可写成：Qnet.3=C13(Eb1F11.3+Eb.2F22.33Eb3F)因为:FF3；3=3；*3.2=412。又根据角系数的互换性F222.3=F323.2,则：q3=Qnet.3F3=3(Eb.11.3+Eb,21.23Eb3)二3(Eb,11.3Eb,21.2Eb3)(2)由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此：Qa=(t3-t)式中：换热系数t3-待测物体（受力）温度t/-环境温度由（2）、（3）式可得：Ebw1S+E2%1EbS当热源1和黑体园筒2的表面温度一致时,Eb1=Eb2,并考虑至IJ,体系1,2,3,为封闭系统,则：（巾1.

3、3+巾1.2）二1由此，（4）式可写成：a(ts-1)a(t-t)E1EbS=Ob(T：T：)式中Ob称为肆蒂芬一玻尔茨曼常数，其值为5.7.10301112.14。对不同待测物体（受力）a,b的黑度为：aGaf)_ab(T3b-Tf)(1-T；=Q(TD设aa=a1),贝J：T_qpT4T,n_ifiib-1bT7=Ts-Tf,T1-T1当b为黑体时，仁心1,(6)式可写成T_TT3T1P_13dif11b13bTTT1TI13bif1i1-13a三、实验装置实验装置如图所示384加热I：电压50V、直径60InDI热源具有一个测温热电偶，传导腔体有两个热电偶，受体有一个热电偶，它们都可以通

4、过仪表显示。四、实验方法和步骤本仪器用比较法定性的测定物体的黑度，具体方法是通过对三组加热器电压的调整（热源一组,传导体二组），使热源和传导体的测温点恒定在同一温度上,然后分别将“待测”（受体为待测物体,具有原来的表面态度）和“黑体”（受体仍为待测物体,但表面薰黑）两种状态的受体在相同的时间接受热辐射,测出受到辐射后的温度,就可按公式计算出待测物体的黑度。为了测试成功,最好在实测前对热源和传导体的恒温控制方法进行12次探索,掌握规律后再进行正式测试。具体实验步骤如下：1将热源腔体1和受体腔体3（先用“待测”状态的受体）对正靠近传导体2并在受体腔体与传导体之间插入石棉板隔热。2 .接通电源,调整

5、热源、传导左和传导右的调温旋钮,使其相应的加热电压调到合适的数值。加热30分钟左右,对热源和传导体两侧的测温点进行监测，根据温度值,微调相应的加热电压，直至所有测点的温度基本稳定在要求的温度上。3 .系统进入恒温后（各测温点的温度基本接近，且各点的温度波动小于3）,去掉隔热板，使受体腔体靠近传导体，然后每隔IO分钟对受体的温度进行监测、记录、测得一组数据。在此同时，要监测热源和传导体温度，并随时进行调整。4 .取下受体体腔，待受体冷却后，用松脂（带有松脂的松木）或蜡烛将受体表面薰黑。然后重复上述方法，对“黑体”进行测试，测得第二组数据。5 .将两组数据进行整理后代入公式，即可得出待测物体的黑度

6、受。五、注意事项1 .热源及传导体的温度不宜过高，切勿超过仪器允许的最高温度一200。2 .每次做“待测”状态实验时，建议用汽油或酒精将待测物体的表面擦净,否则，实验结果将有较大出入。六、实验所用计算公式根据（6）式本实验所用计算公式为：受T受（喘一T：）T。（Tm8式中：一相对黑体的黑度，该值可假设为I。受一待测物体（受体）的黑度。T源一受体为相对黑体时热源的绝对温度。T源一受体为被测物体时热源的绝对温度。TO相对黑体的绝对温度。T受一待测物体（受体）的绝对温度。七、实验数据记录和处理1.实验数据序号NO热源传导受体（紫铜）123123平均序号NO热源传导受体（紫铜熏黑）123123平均C2

7、.实验数据案例序号NO热源传导受体（紫铜）123123423423923976223523523824074323523523924175平均C234.7234.7238.7240.075.0序号NO热源传导受体（紫铜熏黑）1231234237239232I1122352382392331103235238239232I11平均C234.7237.7239.0232.3110.7由实验数据举例得:T；=(234.7+273)K=(234.7+273)K将以上数据代入式得：=75+273(234.7+273)：(110.7+273)s110.7+273(234.7+273(75+273=。0.78在假设0=1时,受体紫铜的黑度受即为O.78o【附注】根据本实验的实际情况,我们采用以下实验方案：To=(110.7+273)KTs=(75+273)K对同一待测物体（受体），在完全相同条件下,进行两次实验。一次是将待测物体（受体）用松脂（带油脂的松木）或蜡烛熏黑,使它变为黑体，对它进行实验。一次是不熏黑的情况下进行实验。最后,根据这两次实验所得的两组数据,算出该待测物体的黑度受。这里,是将熏黑的物体看成是黑体。其辐射率0视为1。