燕山大學(xué)傳熱學(xué)三級項(xiàng)目

1、燕山大學(xué)傳熱學(xué)三級項(xiàng)目固體表面黑度的測定 專業(yè)：11級機(jī)設(shè)1班 小組名單： 指導(dǎo)教師：黃文 2013年12月2日目錄前言. . .1第一章 簡介. . .2第二章 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告 . .2 2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹及實(shí)驗(yàn)原理. .2 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟介紹. .6 2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果. .7 2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析. . .9 2.5實(shí)驗(yàn)誤差分析 . . .9第三章 心得體會(huì). . .10第四章 參考文獻(xiàn). . .11前言 本實(shí)驗(yàn)的目的是為了鞏固輻射換熱理論，掌握用真空輻射法測定固體表面黑度的試驗(yàn)方法，分析固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律。在輻射換熱理論中，黑體占有重要地位，黑度取決于物體的性質(zhì)、物體的

2、溫度、表面狀態(tài)、波長、方向等，通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，更加深入地理解了輻射換熱理論，掌握了用真空輻射法測定固體表面黑度的方法。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)已經(jīng)有的實(shí)驗(yàn)儀器，通過對電壓的調(diào)節(jié)，兩個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)記錄。本實(shí)驗(yàn)裝置中存在空氣泵，可以將管內(nèi)的空氣抽干凈，以保證在實(shí)驗(yàn)過程中沒有導(dǎo)熱對實(shí)驗(yàn)的影響。實(shí)驗(yàn)室要記錄兩個(gè)溫度和當(dāng)時(shí)儀器的電壓和電流。通過公式進(jìn)行計(jì)算，在坐標(biāo)圖上畫出曲線，以便分析不同溫度下對表面黑度的影響。通過對不同組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較，可以看出不同材料的黑度受溫度的不同影響。小組成員自己裝卸儀器，測量工件尺寸，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了動(dòng)手能力，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和傳熱學(xué)知識，我們判斷固體表面的黑度隨溫度的升高

3、呈現(xiàn)下降或波動(dòng)趨勢。第一章 簡介 通過傳熱學(xué)課程的深入學(xué)習(xí)，知道了實(shí)際物體的輻射力與同溫度下的黑體的輻射力的比值稱為實(shí)際物體的黑度，它表明實(shí)際物體與黑體簡的接近程度，與物體種類和表面狀態(tài)有關(guān)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用真空輻射法測定固體表面的黑度，首先設(shè)計(jì)一個(gè)已知長度和直徑的試件，將其放入另一物體的空腔內(nèi)，并且空腔內(nèi)不存在吸收熱輻射的介質(zhì)（如空氣），該實(shí)驗(yàn)為真空，通過電加熱彼此之間以輻射換熱方式進(jìn)行熱交換，然后通過計(jì)算換熱量和調(diào)節(jié)試件外表面溫度，分析固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律以及不同物體同一溫度下的黑體值。第二章 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹及實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)采用真空輻射換熱法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備由黑度測定分析儀

4、本體及三個(gè)系統(tǒng) 組成。三個(gè)系統(tǒng)分別為：1）加熱系統(tǒng)：包括電加熱器、電流表、電壓表、調(diào)壓器、穩(wěn)壓集成塊。2）真空系統(tǒng)：包括真空泵、真空保持閥、真空表、氣閥以及密封裝置。3）熱電偶測溫系統(tǒng)：包括外殼及試件上的熱電偶、數(shù)顯濕度表。 本體是由圓柱管的試件及外殼組成。試件外徑為25mm,管長270mm.外殼內(nèi)徑為99mm，管長為270mm。本實(shí)驗(yàn)裝置的外殼內(nèi)表面黑度取2=0.6。具體測量原理及裝置參見圖1。當(dāng)一物體放在另一物體的空腔內(nèi)，且空腔內(nèi)不存在吸收輻射換熱的介質(zhì)時(shí)（如空氣），彼此以輻射換熱方式進(jìn)行熱交換，其輻射換熱量由下式計(jì)算：式中 F1事件外表面積F2外殼內(nèi)表面積C0黑體輻射系數(shù)T1，T2分別為

5、試件外表面和外殼內(nèi)表面的絕對溫度1，2分別為試件外邊面和外殼內(nèi)表面的黑度當(dāng)F1，F(xiàn)2為已知，由實(shí)驗(yàn)測得Q12，T1，T2，根據(jù)式一試件外表面黑度可算出4）試件結(jié)構(gòu)三維模型如下：2.2 實(shí)驗(yàn)步驟介紹1）將所用的儀器及測量儀器按圖1連接好，經(jīng)指導(dǎo)老師同意，開啟電源。2）開啟真空泵，打開真空保持閥，使系統(tǒng)中形成真空。觀察真空表，系統(tǒng)中形成真空后可以關(guān)閉真空泵。開啟加熱電源，調(diào)整調(diào)壓旋鈕，將電壓調(diào)到預(yù)設(shè)初值。3）經(jīng)過一段時(shí)間，觀察溫度表，待溫度基本不再變化時(shí)記錄第一組溫度及電加熱器的電壓電流。4）改變電壓器的電壓，待各點(diǎn)溫度達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，記錄第二組數(shù)據(jù)。重復(fù)第四項(xiàng)，然后記錄第三組數(shù)據(jù)。5）打開通

6、大氣閥，使空腔內(nèi)通大氣散熱。最后實(shí)驗(yàn)畢，切斷電源，整理好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。 2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果材料UIT1T21VA發(fā)黑處理160.2358250.85187180.2572260.67682200.2983290.69777220.3298310.62335240.34108320.60355260.36121430.60910280.38140450.51067300.41149470.52595320.43160490.51066340.46173470.485112.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理可得出以下結(jié)論：理論上實(shí)驗(yàn)測試的試件表面黑度在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)50160內(nèi)隨溫度上升呈

7、波動(dòng)狀變化，但并非周期性波動(dòng)。隨溫度升高試件表面黑度波動(dòng)幅值變小并有向某一確定值靠近的趨勢但由于存在誤差實(shí)驗(yàn)測量表明試件表面黑度隨溫度上升呈現(xiàn)下降趨勢，并且下降趨勢的快慢隨著材料的不同而不同。2.5 實(shí)驗(yàn)誤差分析 1.實(shí)驗(yàn)儀器本身由于精密程度的限制及測量原理的約束可能存在一定的系統(tǒng)誤差。 2.環(huán)境溫度會(huì)對實(shí)驗(yàn)測量產(chǎn)生一些影響。 3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是分配在一天中用兩臺儀器測得有所差異，可能引起一些誤差。4.真空條件不能百分之百保證會(huì)造成測量誤差。 5.實(shí)驗(yàn)給定值1不準(zhǔn)確。第3章 心得體會(huì) 通過這次實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，認(rèn)識了團(tuán)隊(duì)精神的重要性和科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，掌握了新型的思維方法，認(rèn)識了解了不同固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律。黑度是衡量物體表