传热学三级项目

1、指导教师：张兴中组员：温旭日 李罗金 杨寄一一 绪论绪论 二二 项目实验过程项目实验过程三三 项目实验数据计算和处理过程项目实验数据计算和处理过程四四 心得体会心得体会1 黑度定义：物体可按其辐射特性分为黑体、灰体和选择性辐射体（非灰体）三大类。其中黑体是能发射全波段的热辐射，在相同的温度条件下，辐射能力最大。黑体的辐射能力为斯蒂芬-玻尔兹曼定律。在一定温度下，将灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比定义为物体的黑度，或物体的发射率，用表示物体表面的黑度与物体的性质、表面状况和温度等因素有关，是物体本身的固有特性，与外界环境情况无关。通常物体的黑度需实验测定。凡是将辐射热全部反射的物体称为

2、绝对白体，能全部吸收的称为绝对黑体，能全部透过的则称为绝对透明体或热透体。在应用科学中，常把吸收系数接近于1的物体近似的当作黑体。介于01之间.辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线的形状相似，且单色辐射本领不仅小于黑体同波长的单色辐射本领，两者的比例不大于1的常数，这类物质称之为灰体。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： 441201121122100100111TTC FQFF式中 F1试件外表面积（m2）；F2外壳内表面积（m2）；C0黑体辐射系数，C0=5.67W/m2K4；T1、T2分别为试件外

3、表面和外壳内表面的绝对温度，K；1、2分别为试件外表面和外壳内表面的黑度。当F1、F2为已知，由实验测得Q12、T1、T2，根据式（1）试件外表面黑度1可由下式算出：441201111222100100111TTC FFQF为了研究试件表面黑度1随温度T1的变化关系，必须测量不同温度下的黑度值，从而画出1 = f(T1)曲线。 实验目的实验目的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。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

4、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25mm，管长270mm。外壳内径为99mm，管长270mm。本实验装置的外壳内表面黑度取2=0.6。具体测量原理及装置参见图4-1。外壳试件热电偶数显温度计外壳试件热电偶数显温度计电子调压器真空泵真空阀大气阀电子调压器真空泵真空阀大气阀AV真空表真空表图图4-1 辐射传热实验装置简图1、将所用的仪表及测量仪器按图4-1连接好，经指导老师同意，开启电源。2、开启真空泵，打开真空保持阀，使系统中形成真空。观察真空表，系统中形成真空后可以关闭真空泵。开启加热电源

5、，调整调压旋钮，将电压调到预设初值。3、经过一段时间，观察温度表，待温度基本不再变化时记录第一组温度及电加热器的电流电压。4、改变加热器的电压，待各点温度达到新的稳定状态后，记录第二组数据。重复第4项，然后记录第三组数据。5、打开通大气阀，使空腔内通大气散热。然后换另一种表面材料的试件重新测量，重复步骤1-4。最后实验完毕，切断电源，整理好实验现场。1、停泵前必须先关闭真空阀；2、真空阀只能在开真空泵后打开，否则真空泵内的油会被抽走 通过设置不同的电压来控制加热到不同的温度，当经过较长时间后，可以把经过辐射换热后的状态近似的认为是稳态。再在这一稳态基础上进行测量计算。通过设置电压梯度16,18

6、,20,22,24,26,28,30,32（V）。分别测量电流i，试件外表面温度T1，外壳内表面温度T2.。经过两天的测量，得到以下数据。黑体辐射数:C0=5.67W/M2 K4外壳内表面黑度2=0.6试件长度L1=270mm，外径r1=25mm，内径r2=20mm外壳长度L2=270mm，内径R=100mm电压U（V）电流i（A）T1（摄氏度）T2 （摄氏度）160.246043180.287045200.307845220.338744240.369451260.3810851280.4111753300.4412752320.4813854根据测量数据得：试件外表面积F1=3.14*0.

7、1*0.27=0.08478 m2外壳内表面积F2=3.14*0.025*0.27=0.02120m2由热辐射量计算公式：441201121122100100111TTC FQFF441201111222100100111TTC FFQF得 ：误差分析：1、设备仪表精度引起系统误差； 2、紫铜熏黑的受体不是完全理想的黑体，此时发射率0存在误差； 3、测量受体与黑体温度时，时间相对短，没有完全恒定而引起随机误差； 4、实验装置向周围环境散热而引起热量损失产生误差；黑度是小于一的数 ，根据这一原则对数据进行优化后得到最后四组数据相应的 求得优化后的关系图2-T22-T1我们通过实验结果分析发现，黑处理表面的黑度随着温度的升高而降低，通过与其他材料对比发现，在同一温度下，粗糙度大的，黑度大。 通过这次项目试验，我们小组成员对传热学相关知