角系数的测量

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1、辐射换热角系数的测定梁深13054224一、实验内容：用角系数测定仪测绘制长方形竖直面对应在水平面上的球面投影，通过坐标纸直接得到投彩面积，然后进一步计算出角系数的人小二、实验原理：角系数是辐射换热、照明工程以及太阳能利用中经常遇到的重要几何参数，它表示从漫射表面发射的辐射能中到达某一表面的份额。对于一些有规则形状和位置的表面间角系数可以通过计算和查表等方法求得。但对不规则形状和不规则相对位置的表面间角系数，通常只能由实验测定。如图Xdl.d2COS(Pcos(p2微兀表面dFl对dF2的角系数被表不为71•r上式也可用下面几何分析法获得。由

2、微元面dFl的中心作投射到微元而dF2周界的射线。再以dFl的中心作半径为R=1的半球壳，它在dFl所在平面上的投彩为一圆形。dF2的周界射线在半球壳切割一微元面dF2'将微元面加'投影到朋所在平面上，得到投影面积dF；把投影血积dFf用圆面积兀F除，就得到图10-12角系数的图解计算法由前述的（10-15）式可知，（10-16）式所表达的止是微元面dFl对dF2的角系数Xtll,d2o这种几何分析的方法同样可以确定微元面dFl对F2的角系数汕,2。这时，由dFl的中心引出射向F2周界的射线,它们在半球壳上切割的面积F2'投影到dFl所在的平而

3、上得到投影面积F2〃，如图10-12所示。面积F2〃与圆面积“R2之比，则为dFl对F2的角系数。即兀R・"*如果要求有限面积F1到面积F2的角系数XI,2,可将F1划分成微元面dFl,i,分别求得各微元面dFl,i对面积F2的角系数Xidl,2,然后通过数值积分求得XI,2,即三.实验设备及主要技术参数本实验设备由SE-1型角系数测量仪和面积测量3立杆1垂直于表面MN于B点，并可以B点的垂直线仪组成oSE-1型角系数测量仪的基本结构如图所示，4为轴而旋转,滑杆套管通过长度为R的两平行连杆2B和6始终与表面MN保持垂直，套管中的滑杆3与套管之间

4、是滑动配合，因此滑杆始终垂直表面MN,而且滑杆端头的笔5又始终与表面MN接触。上平行连杆2也是一个扫描目镜筒，内有准星，用于扫描目标的轮廓。在扫描的过程中，A点为假想的球心（微元面dFl所在处），C点的轨迹总是在以A点为球心，以R为半径的半球面上，而滑杆下端的笔可同时画出半球壳上C点的轨迹在底面上的投影。扫描完毕，即可画岀一个封闭的图形，其面积即为被扫描的口标（表面F2）在A点（微元血dFl）所在平面（平行MN）上的投影面积F2〃。四.实验结果及分析1、原始数据：a=240mmb=200mmc=365mmR=160mm兀R・=80424.77p

5、=3325/wm2、数据计算3、相对误差0.0413-0.04270.0427“4、误差分析：由于测量吋操作的不稳定，导致绘制的图形有偏差，以及仪器内存在摩擦，致使结果出现偏差。四.实验步龙为了便于能将测定值与理论计算值进行比较，我们取一块高为宽为b的矩形平面F2，微元面d许位置在矩形某一拐角顶点的垂直线上,距离为c,如下图所示。1、将角系数测量仪的包装箱盖板取下，平放在桌子上（有定位铜圈的面朝上），并在盖板上帖上坐标纸，纸中间开一圆孔，讣定位铜圈露出纸面。然后取出角系数测量仪，将其放置在定位铜圈上。2、将仪器箱的箱底面紧靠盖板，垂直放置（盖板

6、上的箭头与箱体底部表面的箭头对准），箱体底面右上角（或左上角）的矩形图形就是所给出的将要被角系数测量仪扫描的表面f2。3、将记录笔抬起，双手捂住平衡块，用手指按下红色按钮，角系数测量仪将射出一束红色激光，用激光束对所测量的表而边沿进行扫描。4、待操作熟练后，放下记录笔，耐心、仔细地扫描表面尸2的轮廓线一周，使记录笔在纸面上画出一封闭的图形，然后抬起记录笔。取下坐标纸，数出其面积，将其值除以圆而积旅2,所得值为所测量的角系数Xd"。将实验数据请实验指导教师过目，经实验指导教师同意后，将角系数测量仪放凹箱内，并整理好实验现场。四.结论所测量的角系数

7、X“2=0.0413相对误差为匕=3.3%由于测量时操作的不稳定，导致绘制的图形有偏差，以及仪器内存在摩擦，致使结果出现偏差。