传热学讨论课

固体表面黑度的测定

姓名：陈铁桩100105060028

谢青雄100108040057

王毅恒100104010018

李鹏100101020050

张圣逸100101020059课程名称：工程传热学指导老师：张兴中黑度的影响因素以及测定方法实际物体的辐射力与同温度下的黑体的辐射力的比值称为实际物体的黑度。本项目应用真空辐射法测定固体表面的黑度，首先设计一个已知长度和直径的工件，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），本实验为真空，彼此之间以辐射换热方式进行热交换，计算换热量，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。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。锻压的基本生产方式实验系统的组成实验装置简图本实验装置的外壳内表面黑度取ε2=0.6。具体测量原理及装置参见图1。黑度的计算公式以及各个物理量的物理意义

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：

式中F1——试件外表面积（㎡）；F2——外壳内表面积（㎡）；C0——黑体辐射系数，C0=5.67W/m2K4；T1、T2——分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度，K；ε1、ε2——分别为试件外表面和外壳内表面的黑度。化简后黑度的计算公式当F1、F2已知，通过实验测量Q12、T1、T2，根据式（1）试件外表面黑度ε1可由下式算出：

实验步骤1）将所用的仪器及测量仪器按图-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，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。实验中记录的数据根据实验结果绘制的图形实验结果分析理论上实验测试的试件表面黑度在试验温度范围内50℃—160℃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下降趋势，并且下降趋势的快慢随着材料的不同而不同。实验误差分析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实验试件测绘的二维图实验试件测绘的三维图感想通过这次实验，增强了我们的动手能力和实践能力，认识了团队精神的重要性和科学研究的严谨性，掌握了新型的思维方法，认识了解了不同固体表面黑度随温度的变化规律。黑度是衡量物体表面辐射换热能力的一个重要指标，在工业生产中有广泛应用，了解掌握这一知识很有必要，学有所用乐在其中，在此小组成员十分感谢老师的辛勤和耐心的指导。参