内容发布更新时间 : 2024/12/26 3:00:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
中温辐射时物体黑度的测试装置
实验指导书
一、 实验目的
用比较法定性的测量中温辐射时物体的黑度ε。
二、 原理概述
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Qnet.i
Qnet.i =Qabs.i-Qei
=di∫FKEeffk ψ(dk)idFk-ε
i
EbiFi (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。 Qei-i面本身的辐射热量。
i-i
ε
面的黑度。
ψdki-k面对i面的角系数。
Eeffk-k面的有效辐射力。 Ebi-i面的辐射力。 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,传导筒2,待测物体(受体)3。它们表面上的温度均匀(见附图)因此公 式(1)可写成:
Qnet.3 =α3(Eb1F1Ψ1.3 +Eb.2F2Ψ2.3-ε因为:F1=F3; α3=ε
3
Eb3F3)
F2Ψ2.3=F3Ψ3.2,
3; Ψ3.2=Ψ1.2。又根据角系数的互换性
则:
q3=Qnet.3/ F3=ε =ε
3(
3(
Eb1Ψ1.3 +Eb.2Ψ1.2-ε3Eb3)
Eb1Ψ1.3 +Eb.2Ψ1.2-Eb3) (2)
由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此:
q3=α(t3-tf) (3)
式中:α-换热系数
t3-待测物体(受力)温度
tf-环境温度 由(2),(3)式可得: ε
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:(Ψ1.3+Ψ1.2)=1
由此,(4)式可写成:
3= (4)
α(t3-tf) Eb1Ψ1.3+Eb.2Ψ1.2-Eb3 ε
式中δ
(5) 3= = 44α(t3-tf) Eb1-Eb1 α(t3-tf) δb(T1-T3) b称为史蒂芬-玻尔茨曼常数,其值为5.7*10w/m.k
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对不同待测物体(受体)a,b的黑度ε为:
ε
3= 44αa(T3a-Tf) δ(T1a-T3a) εb=
αb(T3b-Tf) δ(T41b-T43b) 设αa=α
b
,则: T3a-Tf
T41b-T43b
ε
a
T3b-Tf T1a-T3a 当b为黑体时,εb≈1,(6)式可写成
b εε(6) = · 44
ε
T3a-Tf T3b-Tf T41b-T43b T1a-T3a (7) 3= · 44三、 实验装置
实验装置如图所示
7 6 5 8 84 3 19 2 1
1:电源开关 2:传导体(2)调压钮~电压表 3:传导体(1)调压钮~电压表 4:
热源调压钮~电压表 5:热源腔体 6:传导腔体(1) 7:传导腔体(2) 8:受体
9:温度显示及控制仪
热源具有一个测温热电偶,传导腔体有两个热电偶,受体有一个热电偶,巡检仪可同时显示并控制四个测温点的温度,观察对应的巡检仪通道窗口来记录其温度值。
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,传导体两组),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,具有原来的表面温度)和“黑体”(受体仍为待测物体,但表面熏黑)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