内容发布更新时间 : 2024/12/23 7:00:08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
一、实验目的
用比较法，定性的测量中温辐射时物体的黑度?。
二、实验原理
由n个物体组成的辐射传热系统中，利用净辐射法，可以求物体i的纯换热量，即：
i面的净辐射传热量 = i面从其他表面的吸热量 - i面本身的辐射热量。 本实验中的辐射传热为三表面封闭系统内的辐射传热，各辐射表面之间的关系如图1所示。
图1 辐射传热表面示意图 根据本实验中的设备情况，可以认为： 1、热源1与黑体腔体2均为黑体表面；
2、热源1、黑体腔体2与待测表面（受体）3各自表面温度均匀。 因此，表面3得到的净辐射传热量为：
?net,3??3(Eb1A1X1,3?Eb2A2X2,3)??3Eb3A3
又因为： A1?A3；?3??3；X3,2?X1,2；A2X2,3?A3X3,2 有： q3??net,3A3??3(Eb1X1,3?Eb2X1,2)??3Eb3
q3??3(Eb1X1,3?Eb,2X1,2?Eb3) （1）
由于受体3主要以自然对流方式向环境散热，因此：
q3?h(t3?tf)
（2）
其中：h——受体与环境间的传热系数； t3——待测物体（受体）温度； tf——环境温度。 由（1），（2）式可得：
?3?h(t3?tf)Eb1X1,3?Eb,2X1,2?Eb3 （3）
当热源1和黑体腔体2的表面温度一致时，Eb1=Eb2，并考虑到1、3均为非凹表面且1、2、3构成封闭体系，则：X1，2+X1，3=1
因此，式（3）可以写为：
?3?h(t3?tf)Eb1?Eb3?h(t3?tf)?(T?T)4143 （4）
对不同的受体a，b，其黑度分别为：
?a?ha(t3a?tf)?(T?T)41a43a ?b?hb(t3b?tf)4?(T1b?T34b)
因为a，b均处于同样的环境，可认为ha=hb，则
44?a(T3a?Tf)(T1b?T3b)?4?b(T3b?Tf)(T14a?T3a)
（5）
当b为黑体时，εb≈1，可得a的发射率为
?a?
4(T3a?Tf)(T1b?T34b)4(T3b?Tf)(T14a?T3a) （6）
三、实验装置
实验装置如图所示
85L1V~85L1V~85L1V~
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，它们都可以通过琴键转换开关来切换。
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。然后重复上述方法，对“黑体”进行测试，测得第二组数据。
5．将两组数据进行整理后代入公式，即可得出待测物体的黑度?受。
五、注意事项
1．热源及传导体的温度不宜过高，切勿超过仪器允许的最高温度200℃。 2．每次做“待测”状态实验时，建议用汽油或酒精将待测物体的表面擦净，否则，实验结果将有较大出入。
六、实验所用计算公式
根据（6）式本实验所用计算公式为：
4?受T受(T源?T04)?4 （7） ?4?T受?0T0(T源)式中：?0 — 相对黑体的黑度，该值可假设为1。
?受 — 待测物体（受体）的黑度。
T源 — 受体为相对黑体时热源的绝对温度。 ? — 受体为被测物体时热源的绝对温度。 T源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） A、实验数据
序号 N0 1 2 3 平均℃ 序号 热源 ℃ 234 235 235 234．7 热源 1 234 235 235 传导℃ 2 239 238 239 3 239 240 241 受体（紫铜） ℃ 76 74 75 75．0 受体（紫铜熏黑） 234．7 238．7 240．0 传导℃