实验十三 物体辐射率系数黑度.ppt

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1、实验十三物体辐射率系数（黑度）的测定一、实验目的用比较法，定性地测量中温辐射时物体黑度ε。二、原理概述由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.i(1)式中：Qnet.i——i面的净辐射换热量。Qabs.i——i面从其他表面的吸热量。Qe.i——i面本身的辐射热量。εi——i面的黑度。ψi(dk)——k面对i面的角系数。Eeff.k——k面有效的辐射力。Eb.i——i面的辐射力。——i面的吸收率。Fi——i面的面积。根据本实验的设备情况，可以认为：1、传导圆筒2为黑体。2、热源。传导圆筒2。待测物体（受体）3，它们表面上的温度均匀

2、（图1）。二、原理概述图一辐射换熱简图1—热源2—传导圆筒3—待测物体二、原理概述因此，公式（1）可写成：Qnet.3=3(Eb.1F1ψi.3+Eb.2F2ψ2.3-ε3Eb.3F3)因为F1=F3；3=ε3；ψ3.2=ψ1.2又根据角系数的互换性F2ψ2.3=F3ψ3.2，则：q3=Qnet.3/F3=ε3(Eb.1ψi.3+Eb.2ψ1.2)－ε3Eb.3=ε3(Eb.1ψi.3+Eb.2ψ1.2－Eb.3)（2）由于受3与环境主要以自然对流方程换热，因此：q3=(t3－tf)（3）式中：——换热系数t3——待测物体（受体）温度tf——环境温度由（2）、（3）

3、式得：（4）二、原理概述当热源1和黑体圆筒2的表面温度一致时，Eb1=Eb2，并考虑到，体系1，2，3，为封闭系统，则：ψi.3+ψ1.2=1由此，（4）式可写成：（5）式中σb称为斯蒂芬——玻尔茨曼常数，其值为5.7×10-8w/m2k4。对不同待测物体（受体）a,b的黑度ε为：；设αa=αb,则：（6）当b为黑体时，εb≈1，（6）式可写成：（7）三、实验装置实验装置简图如图2所示：图2、实验装置简图1、调压器2、测温转换开关3、数显温度计4、接线柱5、导轨6、热源7、传导体8、受体9、导轨支架10、热源电压表11、接线柱12、测温接线柱（红为+）13、电源开关

4、热源腔体具有一个测温电偶，传导腔体有二个热电偶，受体有一个热电偶，它们都可过琴键转换开关来切换。四、实验方法和步骤本实验仪器用比较法定性地测定物体的黑度，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量点恒定在同一温度上，然后分别将“待测”（受体为待测物体，具有原来的表面状态）和“黑体”（受体仍为待测物体，但表面薰黑）两种状态的受体在恒温条件下，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。四、实验方法和步骤具体步骤如下：1、热源腔体和受体腔体（使用具有原来表面状态的物体作为受体）靠紧传导体。2、用导线将仪器上的测温接线柱1

5、2与电位差计（用户自备）上的“未知”接线柱“+”“-”极连接好。按电位差计使用方法进行调零、校准并选好量程（×1）。3、接通电源，调整热源、传导左、传导右的调温旋钮，使其相应的电压表指针调至红点位置。受热约40分钟左右，通过测温转换开关测试热源、传导左、传导右的温度，并根据测得的温度微调相应的电压旋钮，使三点温度尽量一致。4、系统进入恒温后（各测温点基本接近，且在五分钟内各点温度波动小于3℃），开始测试受体温度，当受体温度五分钟内的变化小于3℃时，计下一组数据。“待测”受体实验结束。5、取下受体，将受体冷却后，用松脂（带有松脂的松木）或蜡烛将受体薰黑，然后重复以上实

6、验，测得第二组数据。将两组数据代入公式即可得出代测物体的黑度ε受。五、注意事项1、热源及传导的温度不宜超过200℃。2、每次做原始状态实验时，建议用汽油或酒精将待测物体表面擦净，否则，试验结果将有较大出入。六、试验所用计算公式根据（6）式本实验所用计算公式为：（8）式中：ε0——相对黑体的黑度，该值可假设为1。ε受——代测物体（受体）的黑度。受——受体与环境的温差。0——黑体与环境的温差。T源——受体为相对黑体时热源的绝对温度。——受体为被测物体时的热源绝对温度。T0——相对黑体的绝对温度。T受——待测物体（受体）的绝对温度。七、实验数据记录和处理（举例）A0实验数

7、据(或直接从数显仪表读出温度)B0实验结果由实验数据得：ΔT受=KT0=KΔT0=KT/源=KT源=KT受=K将以上数据代入（8）式得：在假设ε0=1时，受体紫铜（原来表面状态）的黑度ε受附录镍铬-铜镍（鏮铜）热电偶（E型）温度-微伏对照表