固体表面黑度测定.doc

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1、固体表面黑度的测定报告书课程名称：传热学小组成员：鑫、林银福、谷岩帅、柴英杰、沛哲指导教师：任素波提交时间：2015年11月10日8目录1.前言2.实验设备介绍及原理分析2.1实验设备2.2实验原理3.实验试件的测绘3.1测绘过程3.2主要测绘数据3.3三维图4.实验步骤介绍5.实验数据及实验结果5.1原始数据5.2实验数据处理6.实验数据分析6.1实验结论6.2误差分析7.心得体会及人员分工8.主要参考文献附：实验试件工程图8摘要：本实验旨在通过固体表面黑度的测定,分析固体表面黑度随温度的变化规律,从而巩固辐射换热理

2、论。实验中我们采用真空辐射法测定试件表面黑度，即将一个已知长度和直径的试件放入一密封空腔，且空腔不存在吸收热辐射的介质（如空气），为真空，通过电加热彼此之间以辐射换热方式进行热交换，待温度基本不变后，通过加热器电压调节试件外表面温度，最后处理实验数据得到固体表面黑度随温度的变化规律。1.前言本项目主要容为利用真空辐射法测量固体表面黑度，并分析温度对黑度的影响。通过理论学习和项目实践使同学掌握以下能力：（1）熟悉物体表面黑度的测试原理；（2）巩固辐射换热原理：（3）分析固体表面黑度随温度的变化规律：(4)熟练应用三维设计

3、软件对实验试件的设计；(5)分析影响物体表面黑度的因素；(6)了解实验原理，并对实验设备进行拆装，学会使用各种测试仪表进行测试；(7)提高学生的动手能力、理论联系实际能力和团队的协作能力；(8)得到查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力的训炼；(9)通过研究报告的撰写使学生在科技文献写作方面获得训练；(10)通过PPT讲演稿的撰写和实际答辩过程，使学生在PPT文稿撰写和演讲技术方面获得训练。2.实验设备介绍及原理分析2.1实验设备实验设备由黑度测定仪本体及三个系统组成，三个系统分别为：（1）加热系统：包括电加热器、电

4、流表、电压表、调压器、稳压集成块。（2）真空系统：包括真空泵、真空保持阀、真空表、大气阀以及密封装置。（3）热电偶测温系统：包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。固体表面黑度测量仪：8本体是由空心圆柱管的试件套在加热棒上，放置于不锈钢外壳中间，两端密封而成。实验装置简图如图所示:2.2原理分析当一物体放在另一物体的空腔，且空腔不存在吸收热辐射的介质时（如空气），彼此以辐射换热方式进行热交换，其辐射换热量为：式中F1——试件外表面积（m2）；F2——外壳表面积（m2）；C0——黑体辐射系数，C0=5.67W/m2K4；T

5、1、T2——分别为试件外表面和外壳表面的绝对温度，K；ε1、ε2——分别为试件外表面和外壳表面的黑度。如果F1、F2已知，通过实验测量Q12、T1、T2，根据式（1）试件外表面黑度ε1可由下式算出：8事实上，实际物体的辐射力并不严格地同绝对温度的四次方成正比，在工程实践中，为计算方便，仍认为实际物体的辐射力与绝对温度的四次方成正比，而把由此引起的修正包括到由实验法测定的黑度中去。因此，物体的黑度与初与物体本身性质有关，还与温度有关。由于实际物体的辐射情况较为复杂，各种因素对物体表面黑度都会产生影响，黑度的变化规律较为复

6、杂。3.实验试件的测绘3.1测绘过程3.2主要测绘数据试件径试件外径试件长度外壳径外壳长度20.22mm24.68mm270.00mm99.34mm270mm3.3三维图84.实验步骤介绍A.选择材料并加工成待测试件。用游标卡尺等工具测定尺寸参数：试件外径为d1，管长L1，外壳径为d2，管长L2。B.熟悉实验原理后，选择某一试件，进行设备拆装，用扳手将左侧密封盖打开，将热电偶测温点固定在试件表面某一点，然后将试件穿过加热棒固定，最后用密封盖密封。将所用的仪表及测量仪器连接好，经指导老师同意，开启总电源。C.开启真空泵，

7、打开真空保持阀，使系统中形成真空。观察真空表，系统中形成真空后可以关闭真空泵。开启加热电源，调整调压旋钮，将电压调到预设初值。D.经过一段时间，观察温度表，待温度基本不再变化时，记录第一组温度及电加热器的电流电压等数据。E.改变加热器电压，待各点温度达到新的稳定状态后，记录第二组数据。重复本次过程，然后记录第三次。两台仪器同时测量，共十组数据。F.关闭加热电源，打开通大气阀，使空腔通大气散热。5.实验数据及实验结果5.1原始数据以及处理材料UIT1T2ε1VA℃℃发黑处理160.3250250.96200.386328

8、0.69240.4483330.62280.51102390.63320.58121450.6085.2实验数据处理依据实验原理分析所得公式通过excel处理实验数据，得固体便面黑度与表面温度间的关系图：6.实验数据分析6.1实验结论通过实验数据的处理得到固体表面黑度随表面温度变化的曲线图,表面黑度随温度的升高不断波动，但总体呈上