中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:目錄第一章實(shí)驗(yàn)裝置說明 1第一節(jié)系統(tǒng)概述 1一、 概述 1二、 裝置特點(diǎn) 1三、 技術(shù)指標(biāo) 1第二節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置介紹 2一、 對(duì)象組成 2二、 控制系統(tǒng) 2第二章中溫法向輻射率測量實(shí)驗(yàn) 3一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3二、原理概述 3三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 5四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 5五、注意事項(xiàng) 5六、實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算公式 5七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 6八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 6九、思考題 6第一章實(shí)驗(yàn)裝置說明第一節(jié)系統(tǒng)概述概述輻射是指能量以電磁波或粒子的形式向外擴(kuò)散。輻射傳熱廣泛應(yīng)用于航天事業(yè)，工業(yè)鍋爐及太陽能集熱器中，對(duì)材料表面覆蓋涂層是提高光譜吸收比的有效手段，也是提高集熱器效率的重要措施。本裝置采用比較法測量物體的法向輻射率，通過熱傳導(dǎo)使熱源和傳導(dǎo)體的測量點(diǎn)穩(wěn)定在同一溫度上。裝置特點(diǎn)1.裝置采用專用工作臺(tái)（配有萬向輪，移動(dòng)方便）等；設(shè)計(jì)思路新穎，結(jié)構(gòu)安全可靠；3.電流型漏電保護(hù)、過載保護(hù)、接地保護(hù)，可對(duì)人身及設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù)。技術(shù)指標(biāo)第二節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置介紹實(shí)驗(yàn)裝置如下圖1所示，包括實(shí)物和電氣控制部分。實(shí)物由絕熱腔體和溫度傳感器，熱源，傳導(dǎo)體，受體組成。通過溫控儀監(jiān)控溫度，調(diào)壓旋鈕及調(diào)壓模塊來調(diào)節(jié)加熱器的功率。圖1對(duì)象組成溫度傳感器、熱源、傳導(dǎo)體、受體等組成。溫度傳感器：PT100。電加熱棒：規(guī)格AC220V/220W。控制系統(tǒng)第二章中溫法向輻射率測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠帽容^法，定性地測量中溫輻射時(shí)物體黑度ε。二、原理概述由n個(gè)物體組成的輻射換熱系統(tǒng)中，利用凈輻射法，可以求物體I的純換熱量：(1)式中：——i面的凈輻射換熱量?！猧面從其他表面的吸熱量。——i面本身的輻射熱量。εi——i面的黑度。Xi（dk）——k面對(duì)i面的角系數(shù)?！猭面有效的輻射力?！猧面的輻射力?！猧面的吸收率。Fi——i面的面積。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)備情況，可以認(rèn)為：1.熱源腔體端面1和傳導(dǎo)圓筒2為黑體。2.熱源腔體端面1，傳導(dǎo)圓筒2，受體3，它們表面上的溫度均勻（圖1）。圖2輻射換熱簡圖1—熱源腔體端面2—傳導(dǎo)圓筒3—受體因此，公式（1）可寫成：因?yàn)?；；，又根?jù)角系數(shù)的互換性，則：===（2）由于受體3與環(huán)境主要以自然對(duì)流方式換熱，因此：=（3）式中：——換熱系數(shù)——待測物體（受體）溫度——環(huán)境溫度由（2）、（3）式得：（4）當(dāng)熱源腔體端面1和傳導(dǎo)圓筒2的表面溫度一致時(shí)，=，并考慮到，體系1，2，3，為封閉系統(tǒng)，則：由此，（4）式可寫成：（5）式中σ稱為斯蒂芬——玻爾茨曼常數(shù)，其值為×10-8w/(m2·k4）。物體的輻射率習(xí)慣上稱為黑度，記為ε。對(duì)不同待測物體（受體）a，b的黑度ε為：；設(shè),則：（6）當(dāng)b為黑體時(shí)，≈1，（6）式可寫成：（7）三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.中溫法向輻射率測量儀2.中溫法向輻射率測量對(duì)象四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟本實(shí)驗(yàn)儀器用比較法定性地測定物體的黑度，具體方法是通過改變?nèi)M加熱源溫度（熱源一組，傳導(dǎo)體二組），使熱源和傳導(dǎo)體的測量點(diǎn)穩(wěn)定在同一溫度上，然后分別測出“待測物體”和“黑體”兩種受體在恒溫條件下受到輻射后的溫度，再根據(jù)公式計(jì)算出“待測物體”的黑度。具體步驟如下：1.接通電源，調(diào)整熱源、傳導(dǎo)體左、傳導(dǎo)體右加熱棒的調(diào)壓旋鈕，使熱源溫度處在某一溫度下，通過溫控儀測量熱源、傳導(dǎo)體左、傳導(dǎo)體右的溫度，并根據(jù)測得的溫度微調(diào)相應(yīng)的調(diào)壓旋鈕，使三點(diǎn)溫度盡量一致。（建議電壓調(diào)節(jié)范圍30V～70V，溫度調(diào)節(jié)范圍60℃～80℃。）2.系統(tǒng)溫度穩(wěn)定（各測溫點(diǎn)基本接近，誤差不超過2℃，且在五分鐘內(nèi)各點(diǎn)溫度波動(dòng)小于3℃）后，開始記錄受體溫度，當(dāng)受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時(shí)，記下一組數(shù)據(jù)3.取下“待測物體”，將受體更換為“黑體”，然后重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，測得第二組數(shù)據(jù)。將兩組數(shù)據(jù)代入公式（8）即可得出待測物體的黑度，即待測物體輻射率為。五、注意事項(xiàng)1.熱源及傳導(dǎo)體的溫度不可超過95℃，熱源及傳導(dǎo)體調(diào)節(jié)電壓不宜超過100V；實(shí)驗(yàn)過程中不要直接和腔體接觸，以免燙傷。2.做實(shí)驗(yàn)時(shí)，熱源腔體和“待測物體”的腔體要緊密接觸，不能有縫隙。3.在做實(shí)驗(yàn)前，需檢查待測物體表面及黑體表面，確保待測物體表面光潔，否則用酒精將表面擦凈；確保黑體表面黑度均勻，否則用蠟燭進(jìn)行表面熏黑。六、實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算公式根據(jù)（6）式本實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算公式為：（8）式中：——受體為“黑體”時(shí)的黑度，用比較法計(jì)算時(shí)可近似為1?！荏w為“待測物體”時(shí)的黑度?！荏w為“待測物體”時(shí)與環(huán)境的溫差，℃。0——受體為“黑體”時(shí)與環(huán)境的溫差，℃?！荏w為“黑體”時(shí)熱源的平均熱力學(xué)溫度，K?！荏w為“待測物體”時(shí)熱源的平均熱力學(xué)溫度，K?！荏w為“黑體”時(shí)的熱力學(xué)溫度，K。——受體為“待測物體”時(shí)的熱力學(xué)溫度，K。計(jì)算中受體與環(huán)境的溫差單位可采用攝氏度，熱源與受體的溫度均采用熱力學(xué)溫度，單位為K。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理