固体表面黑度的测定

■■■■■■■■■摘要：，该实验为真空，通过电本实验是为了验证辐射换热理论，用真空辐射法测定固体表面黑度的实验方法分析固体表面黑度随温度的变化规律。通过传热学的学习，知道了实际物体的黑度是指实际物体的辐射力与同温度下的黑体的辐射力的比值，与物体种类和表面状态有关。本实验首先设计一个已知长度和直径的试件，将其放入另一物体的空腔内，并且空腔内不存在吸收热辐射的介质（如空气），该实验为真空，通过电加热彼此之间以辐射换热方式进行热交换，然后通过计算换热量和调节试件外表面温度，分析固体表面黑度随温度的变化规律。

1前言物体可按其辐射特性分为黑体、灰体和选择性辐射体三大类。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。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。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（实际物体的辐射与同温度下的黑体的辐射力之比）。实验的目的是为了巩固辐射换热理论，掌握用真空辐射法测定固体表面黑度的试验方法，分析固体表面黑度随温度的变化规律。实验要记录两个温度和当时仪器的电压和电流，用其乘积来作为辐射换热量。通过公式进行计算，在坐标图上画出曲线，以便分析不同温度下对表面黑度的影响（£2=0.6）。我们判断固体表面的黑度随温度的升高呈现波动趋势。2实验原理当一物体放在另一物体的空腔内，且空腔内不存在吸收辐射换热的介质时（如当一物体放在另一物体的空腔内，且空腔内不存在吸收辐射换热的介质时（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：CF01Q■121F・■FCF01Q■121F・■F12■4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/m2K4TT--分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度，TT--分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度，12--分别为试件外表面和外壳内表面的黑度12当F1F2已知，由实验测得TT和Q则■可由下面公式算出Q■U.I12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。3试验装置及设备本实验采用真空辐射换热法。实验设备由黑度测定分析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、数显湿度表。本体是由圆柱管的试件及外壳组成。试件外径为24.7mm,管长270mm.外壳内径为98.5mm,管长为272mm。本实验装置的外壳内表面黑度取■=0.6图3-2试件二维制图4实验步骤（1）将所用的仪器及测量仪器按图连接好，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，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压电流。（4）改变电压器的电压，待各点温度达到新的稳定状态后，记录第二组数据。重复第四项，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。最后实验完毕，切断电源，整理好实验现场。5实验要求及注意事项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3计算不同温度下的值，画出1f(3计算不同温度下的值，画出1f(T1）的曲线，并对实验结果进行分析。6实验数据处理数据记录表材料黑化铸铁序号UITT■VAoCoC1160.1456380.9132200.2780420.9213240.3696450.9324280.39112470.9265320.44128480.896图6-1黑度1与温度关系曲线理论上实验测试的试件表面黑度在试验温度范围内50℃—130℃内随温度上升呈波动状变化，但并非周期性波动。随温度升高试件表面黑度波动幅值变小并有向某一确定值靠近的趋势，但由于存在误差，实验测量表明试件表面黑度随温度上升呈现先缓慢上升后缓慢下降趋势。6.1■■■■1.实验仪器本身由于精密程度的限制及测量原理的约束可能存在一定的系统误差。2.环境温度会对实验测量产生一些影响。3.实验数据是分配在一天中用两台仪器测得有所差异，可能引起一些误差。4.真空条件不能百分之百保证会造成测量误差5.本实验■2的取值实际上是在变化的，为方便计算取■2=0.6，此处存在误差。7实验感想在这次实验中我们学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们

之间的运动关系之后形成一个完美的作品。这次实验，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在实验过程中，有许多注意事项需要我们关注，还要不断的想方法减小误差。在整个实验中我