传热学三级项目-固体表面黑度测定

实验报告课程名称： 指导老师： 成绩： 实验名称： 铂丝表面黑度的测定 实验类型： 传热学实验 同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、1.巩固已学过的辐射换热理论知识。

2.熟悉测定铂丝黑度的实验方法。

3.定量测定铂丝表面在温度为100-500℃的黑度。

4.掌握热工实验技巧及有关仪表的工作原理和使用方法。

二、在真空腔内，腔内壁2面（凹物体）与1面（凸物体）组成两灰体的辐射换热系统如图1所示。

1、2面的表面绝对温度、黑度和面积分别为1T 、2T ；1ε、2ε和1A 、2A 。

表面1、2间的辐射换热量12Q [W]为：)1()(221121112-+-=εεA E E A Q b b 式（1）表面积12A A >>，即0/21→A A ，这样式（1）可简化为： )(424101112T T A Q -=σε 式（2）式中：0σ——黑体辐射常数，4280/1067.5K m W ⋅⨯=-σ根据式（2）可得：)(424101121T T A Q -=σε 式（3） 因此，只要测出21112,,,T T A Q ，即可由式（3）求得物体1表面的黑度1ε。

温度与热量测量原理 1.铂丝表面温度1t 的测定在实验台中，铂丝本身既为发热元件，又是测量元件。

测温采用电阻法。

铂丝表面温度可通过下式求得：()()α001/R R R t t -= 式（4）式中：0R 、t R 为铂丝在0℃和C t ︒时的电阻[Ω]。

；][28.00Ω=R 。

α为铂丝的电阻温度系数，3109.3-⨯=α[1/℃]。

2.玻璃表面温度2t 的测定由于2表面的热流密度小，而水与玻璃的换热系数又较大，同时所用冷却水温度变化不大，故可直接用出口水温代替平均温度。

出口水温用玻璃温度计测量。

3.辐射换热量12Q 的测量与计算用测出的电压V 及电流I 值算出热量Q ，它是铂丝实验段的产热量，等于实验段与腔壁的辐射换热量12Q 及实验段端部导线的导热损失。

西安交通大学实验报告课程： 实验日期 专业班号 组别 交报告日期 年 月 日 姓名学号报告退发 （订正、重做） 同组者教室审批签字8.5 固体表面法线方向黑度测定实验一、实验目的(1) 测定固体表面法线方向黑度，进而推算出半球平均黑度 (2) 了解实验原理及实验装置，掌握误差分析方法 二、实验装置与原理法向黑度定义：材料在一定温度下沿法线方向的定向辐射强度与黑体在相同温度下沿法线方向的定向辐射强度的比值。

实验装置可近似看作由待测面1、恒温壁腔2和接收器吸热面3组成的封闭系统。

假定2、3为黑体，利用能量“差额”发，物体3的将辐射换热量为 Φnet,3=Φin,3−Φeff,3 (1) =ε1E b1A 1X 13+ρ1E b2A 2X 21X 13+ρ1E b3A 3X 31X 13+E b2A 2X 23−E b3A 3假设，T 1,T 2相差不是很大，择优ΔT =T 2−T 3≪1，利用角系数的相对性、完整性公式和考虑到X 13≪1，可将式(1)简化为Φnet,3=ε1A 1X 13σ0(T 14−T 24)−σ0A 3(4T 24ΔT) (2)稳态条件下，接收器吸热面3的净辐射热能与热损相等，即Φnet,3=ℎΔT 接收器的输出电势ϕ=KΔT （K 为比例常数），那么输出电势可写为：ϕ=ε1M(T 14−T 24)(3)实验名称式中M =KA 1X 13σ0ℎ+4σ0A 3T 23同理，若在待测面上放置人工黑体，则输出电势为：ϕst =εst M(T 14−T 24) (4)结合(3)式与(4)式，可得：ε1=ϕϕstεst ，令εst =1，则ε1=ϕϕst三、误差分析由于εn =ϕϕst εst，因此εn 的测量误差为：Δεn =√(ðεn ðϕ)2Δϕ2+(ðεn ðϕst )2Δϕst 2+(ðεn ðεst)2Δεst 2 =√(εst ϕst)2Δϕ2+(ϕεn ϕst2)2Δϕst 2+(ϕϕst1)2Δεst 2 (5)Δεst ——所取人工黑体的有效黑度与其真实黑度的绝对差值，人工黑体的高径比1.92，设筒内壁ε=0.8，则Δεst =0.028Δϕst =Δϕst1+Δϕst2Δϕst1——人工黑体与待测试温度不同而引起的误差，假定温度相差1℃，由实验测得ϕst 、ϕst1，可求得Δϕst1Δϕst2、Δϕ——仪表误差，此电压表的量程200mV ，因此误差等于“测量读数×0.005%+1.0μV ” 四、附录 1. 实验数据2. 实验结果εn =ϕϕst =14.018.07=0.775 3. 误差分析Δϕ=14.0μV ×0.005%+1.0μV =1.0007μV Δϕst2=18.07μV ×0.005%+1.0μV =1.0009μV Δϕst1=ϕst1−ϕst T 1′−T 1×1℃=21.0μV −18.07μV 60.4℃−55.87℃×1℃=0.6468μVΔϕst =Δϕst1+Δϕst2=0.6468μV +1.0009μV =1.6477μV根据误差公式(5)Δεn=√(εstϕst)2Δϕ2+(ϕεnϕst2)2Δϕst2+(ϕϕst1)2Δεst2其中εst=1,ϕst=18.07μV,Δϕ=1.0007μV,ϕ=14.0μV,ϕst=18.07μV,Δϕst=1.6477μV,ϕ=14.0μV,ϕst1=21.0μV,Δεst=0.028可得Δεn=√(118.07)2×1.00072+(14.0×0.77518.072)2×1.64772+(14.021.0)2×0.0282=0.08008所以，相对误差δ=Δεnεn×100%=10.33%4. 思考题能否认为法向黑度εn近似等于半球平均黑度ε？可以，虽然半球各个方向的定向发射率并不相等，但在法线两侧很大一部分角度，定向发射率与法线方向几乎相等，故可以认为近似相等。

文档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。

实验三中温辐射时物体的黑度测试实验报告1．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Q net.i。

式中：Q net.i —i 面的净辐射换热量。

Q abs,i —i 面从其他表面的吸热量。

Q e,i —i 面本身的辐射热量。

αi —i 面的吸收率。

E eff,k —k 面的有效辐射力。

X k,i —k 面对i 面的角系数。

F k —k 面的面积。

εi —i 面的黑度（发射率）。

E b,i —i 面的辐射力。

根据本实验的设备情况，可以认为：1、热源1，传导圆筒2 为黑体。

2、热源1，传导筒2，待测物体（受体）3，它们表面上的温度均匀（见图1）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．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。