传热学三级项目-固体表面黑度测定

【动画的叠影是正常现象】燕山大学-传 热学三级项目-固体表面黑度的测定
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
38Leabharlann

塑料表面黑度研究报告2011年5月塑料表面黑度研究报告一、研究目的1、巩固辐射换热理论。

2、掌握用真空辐射法测定固体表面黑度的实验方法。

3、分析固体表面黑度随温度的变化规律。

二、研究内容将所选白色塑料管试件放在真空系统中，用辐射法测定其表面黑度。

三、研究方法 真空辐射法四、实验原理当一物体放在另一物体的空腔内，且空腔内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，其辐射换热量由下式计算：441201121122100100111T T C F Q F F εε⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦=⎛⎫+- ⎪⎝⎭(W) (1)式中 F 1——错误！未找到引用源。

试件外表面积（m 2）；F 2——外壳内表面积（m 2）；C 0——黑体辐射系数，C 0=5.67W/m 2K 4；T 1、T 2——分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度，K ； ε1、ε2——分别为试件外表面和外壳内表面的黑度。

当F 1、F 2为已知，由实验测得Q 12、T 1、T 2，根据式（1）试件外表面黑度ε1可由下式算出：441201111222100100111T T C F F Q F εε⎧⎫⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎪⎪⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎢⎥⎪⎪⎣⎦=--⎨⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎪⎪⎩⎭(2)为了研究试件表面黑度ε1随温度T 1的变化关系，必须测量不同温度下的黑度值，从而画出ε1 = f (T 1)曲线。

五、实验装置及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。

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。

本体是由圆柱管的试件及外壳组成。

试件外径为φ32.72mm ，管长270mm 。

外壳内径为φ99mm ，管长270mm 。

本实验装置的外壳内表面黑度取ε2=0.6。

实验三 中温法向辐射时物体黑度的测定实验一、 实验目的1、通过实验加深对物体黑度及有关概念的认识 2、 用比较法，定性测定中温法向辐射时物体的黑度ε二、 实验原理在由 个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求该物体的纯换热量：Q netiQ neti =Q absi -Q ei=()1nK K bi k di F Eeff dk idF iE Fi φε=•-∑式中：Q neti —i 面的净辐射换热量Q absi —i 面从其他表面的吸热量Q ei —i 面本身的辐射热量()dk i φ—K 面对i 的角系数i ε—i 面的黑度E eff.k —k 面的有效辐射力di —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.热源 1.传导圆筒2.为黑体2. 热源 1. 传导圆筒 2.待测物体（受体）3.它们表面上的温度均匀（见图1）1231. 热源2. 黑体圆筒3. 待测物体（受体）因此,公式（1）可写成().3111.3.22233333net b b b Q E F E F E F αφφε=+- 由于: 13333212F F αεϕϕ===又根系数的互换性:223332F F ϕϕ=则: ()333113212333net b b b Q q E E E F εϕϕε==+- 312123()b b b E E E εϕ=+-由于受体3与环境主要一对流方式换热，因此：331()q a t t =-式中：a ——自由对流换热系数3t ——受体3的温度1t ——环境的温度由（2）、（3）式可得：3131132123()b b b a t t E E E εφφ-=+-当热源1和黑体圆筒2的表面温度一致时，1b E = 2b E ，并考虑到，体系1，2，3为封闭体系，则13121φφ+=由此，（4）可以写成：1313441313()()()f b b b a t t a t t E E T T εσ--==-- 式b σ为斯蒂芬—波尔茨曼常数，其值为：8245.710/W m k -⨯对不同的待测物体（受体）a.b 其黑度分别为：3443()()a af a a a a T T T T εσ∂-=- 34413()()b b f b b b a T T T T εσ-=-设a ε=b ε则： 4431344313a f a b b b b f a a T T T T T T T T εε--=--当b 物体为黑体时，有；b ε=1，则6式可以写成：4431344313a f b b a b f a a T T T T T T T T ε--=--三、实验仪器设备 主要仪器设备有中温发向辐射时物体黑度的测定装置，电位差计等详见下列装置示意图图中:1、热源腔体2、传导体（黑体腔体）3、受体腔体4、热源电压表5、电源开关6、电源开关7、测温琴键开关8、测温接线柱（接电位差计）9、热源调温旋纽10、传导体调温旋纽11、传导体加热电压表12、电流表13、信号灯14、导轨15、电位差计四、实验步骤1、将热源体温表和受体制改革对正，靠近黑体圆筒2，不要接触，保持有1mm左右的距离2、接好电源线和测温信号线3、按电位差的计的使用方法进行调零，校准，并选好灵敏度和量程4、接通电源，此时信号灯亮，表示热源，传导体（黑体圆筒）的加热正常调节热源电压旋扭9，使电压值在70—80V之间，调节传导体电压旋扭10，使其电压值在110—130V之间，在温度基本稳定后（一般需30分钟），用电位差计进行监测，实验要求，热源和传导体的温度尽可能接近。

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。