中温辐射时物体黑度的测定

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1、中温辐射时物体黑度的测试一、实验目的用比较法，定性的测量中温辐射时物体的黑度。二、实验原理由n个物体组成的辐射传热系统中，利用净辐射法，可以求物体i的纯换热量，即：i面的净辐射传热量=i面从其他表面的吸热量-i面本身的辐射热量。本实验中的辐射传热为三表面封闭系统内的辐射传热，各辐射表面之间的关系如图1所示。图1辐射传热表面示意图根据本实验中的设备情况，可以认为：1、热源1与黑体腔体2均为黑体表面；2、热源1、黑体腔体2与待测表面（受体）3各自表面温度均匀。因此，表面3得到的净辐射传热量为：又因为：；；；有：（1）由于受体3主要以自然对流方式向环境散热，因

2、此：（2）其中：h——受体与环境间的传热系数；t3——待测物体（受体）温度；tf——环境温度。由（1），（2）式可得：（3）当热源1和黑体腔体2的表面温度一致时，Eb1=Eb2，并考虑到1、3均为非凹表面且1、2、3构成封闭体系，则：X1，2+X1，3=1因此，式（3）可以写为：（4）对不同的受体a，b，其黑度分别为：因为a，b均处于同样的环境，可认为ha=hb，则（5）当b为黑体时，εb≈1，可得a的发射率为（6）三、实验装置实验装置如图所示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，它们都可以通过琴键转换开关来切换。四、实验方法和

3、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1—2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

4、.接通电源，调整热源、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10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．

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。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：（7）式中：—相对黑体的黑度，该值可假设为1。—待测物体（受体）的黑度。—受体为相对黑体时热源的绝对温度。—受体为被测物体时热源的绝对温度。—相对黑体的绝对温度。—待测物体（受体）的绝对温度。七、实验数据记录和处理（举例）A、实验数据序号N0热源℃传导℃受体（紫铜）℃1231

6、23423423923976223523523824074323523523924175平均℃234．7234．7238．7240．075．0序号N0热源℃传导℃受体（紫铜熏黑）℃123123423723923211122352382392331103235238239232111平均℃234．7237．7239．0232．3110．7B、实验结果由实验数据得：将以上数据带入（7）式得：在假设=1时，受体紫铜的黑度即为0.78。【附注】根据本实验的实际情况，我们采用以下实验方案: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

7、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。这里，是将熏黑的物体看成是黑体。其辐射率视为1。