中温法向辐射率测量仪实验指导书

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章实验装置说明 1\o"CurrentDocument"第一节系统概述 1一、 概述 1二、 装置特点 1三、 技术指标 1\o"CurrentDocument"第二节实验装置介绍 2一、 对象组成 2二、 控制系统 2\o"CurrentDocument"第二章中温法向辐射率测量实验 3一、实验目的 3二、原理概述 3三、实验设备 5四、实验内容和步骤 5五、注意事项 5六、实验所用计算公式 5七、实验数据记录和处理 6八、实验报告 6九、思考题 6第一章实验装置说明第一节系统概述一、 概述辐射是指能量以电磁波或粒子的形式向外扩散。辐射传热广泛应用于航天事业，工业锅炉及太阳能集热器中，对材料表面覆盖涂层是提高光谱吸收比的有效手段，也是提高集热器效率的重要措施。本装置采用比较法测量物体的法向辐射率，通过热传导使热源和传导体的测量点稳定在同一温度上。二、 装置特点装置采用专用工作台(配有万向轮，移动方便)等；设计思路新颖，结构安全可靠；系统采用数显高精度仪表，保证其精度和稳定性，采用铂热电阻作为温度探头，测试观测点的温度；电流型漏电保护、过载保护、接地保护，可对人身及设备进行有效保护。三、 技术指标输入电源：单相AC220V±10%50Hz工作环境：温度0C〜+40C，相对湿度V85%(25C)，海拔v4000m系统容量：v1kW安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准外形尺寸：1170mmX720mmK1120mm

第二节实验装置介绍实验装置如下图1所示，包括实物和电气控制部分。实物由绝热腔体和温度传感器，热源,传导体，受体组成。通过温控仪监控温度，调压旋钮及调压模块来调节加热器的功率。亂ted* 諷冃锁图1对象组成由可移动实验台、绝热腔体、温度传感器、热源、传导体、受体等组成。温度传感器：PT100。电加热棒：规格AC220V/220W。控制系统由控制屏、漏电保护器、温控仪、指示灯、按钮开关、交流调压模块等组成。第二章中温法向辐射率测量实验、实验目的用比较法，定性地测量中温辐射时物体黑度二、原理概述由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求物体n-Qe.i二：「FEeff,kXi(dk)dFkk丄FkQnet.iI的纯换热量Qnet.i:-；iEb.iFi(1)式中:Qnet.i i面的净辐射换热量。Qabs.i i面从其他表面的吸热量。Qe.i-i面本身的辐射热量。Qe.ii面的黑度。Xi(dk)Xi(dk)Eeff.k——k面有效的辐射力。Eb.i――i面的辐射力。i面的吸收率。Fi——i面的面积。根据本实验的设备情况，可以认为:图2辐射换热简图1—热源腔体端面2—传导圆筒3—受体因此，公式(1)可写成：

Qnet.3二〉3（Eb.1F1X1.3 'Eb.2F2X2.3 ;3Eb.3F3因为Fi=F3，口3=%；X3.2=X「2,又根据角系数的互换性F?X2.3二F3X3.2，则：q3=Qnet.3/F3=；3（Eb.1X1.3 'Eb.2X1.2 ；3Eb.3=；3（Eb.lX1.3Eb.2X1.2-Eb.3）由于受体3与环境主要以自然对流方式换热，因此：(3)q3=：d（T3-Tf）(3)式中：〉d 换热系数T3——待测物体（受体）温度Tf――环境温度由（2）、（3）式得：(4)体系1,(5)-3Eb.1X1.3(4)体系1,(5)当热源腔体端面1和传导圆筒2的表面温度一致时， Eb.1=Eb.2，并考虑到,2，3,为封闭系统，则：X1.3+X1.2二1Eb.1一Eb.3：Eb.1一Eb.3：d(T3-Tf)

二(T14f4)式中b称为斯蒂芬 玻尔茨曼常数，其值为 5.67x10-8w/（m2•k4）。物体的辐射率习惯上称为黑度，记为 £。对不同待测物体（受体）a,b的黑度£为：：a(T3a~Tf)(6)(T14-Tat)(6)ab(T3b-Tf)口(T1b—T3b)设「飞，则：；aT3a-Tf；b -T3b-Tf当b为黑体时，“-1,（6）式可写成:3a(7)3b三、 实验设备中温法向辐射率测量仪中温法向辐射率测量对象四、 实验内容和步骤本实验仪器用比较法定性地测定物体的黑度，具体方法是通过改变三组加热源温度（热源一组，传导体二组），使热源和传导体的测量点稳定在同一温度上，然后分别测出“待测物体”和“黑体”两种受体在恒温条件下受到辐射后的温度，再根据公式计算出“待测物体”的黑度。具体步骤如下：接通电源，调整热源、传导体左、传导体右加热棒的调压旋钮，使热源温度处在某一温度下，通过温控仪测量热源、传导体左、传导体右的温度，并根据测得的温度微调相应的调压旋钮，使三点温度尽量一致。 （建议电压调节范围30V〜70V，温度调节范围60C〜80C。）系统温度稳定（各测温点基本接近，误差不超过 2C,且在五分钟内各点温度波动小于3C）后，开始记录受体温度，当受体温度五分钟内的变化小于 3C时，记下一组数据，分别为热源温度，传导体左测温度，传导体右测温度，受体温度。取下“待测物体”，将受体更换为“黑体”，然后重复以上实验，测得第二组数据。将两组数据代入公式（8）即可得出待测物体的黑度 ；受，即待测物体辐射率为 ；受。五、 注意事项热源及传导体的温度不可超过 95C，热源及传导体调节电压不宜超过 100V;实验过程中不要直接和腔体接触，以免烫伤。2•做实验时，热源腔体和“待测物体”的腔体要紧密接触，不能有缝隙。在做实验前，需检查待测物体表面及黑体表面，确保待测物体表面光洁，否则用酒精将表面擦净；确保黑体表面黑度均匀，否则用蜡烛进行表面熏黑。六、 实验所用计算公式根据（6）式本实验所用计算公式为：TOC\o"1-5"\h\z名受也T受（T源一T。4） “、一；区4 （8）-0 ■'：To（Tw-T受）式中：;o――受体为“黑体”时的黑度，用比较法计算时可近似为 1。；受一一受体为“待测物体”时的黑度。丄T受――受体为“待测物体”时与环境的温差，C。T0――受体为“黑体”时与环境的温差，C。TOC\o"1-5"\h\zT源一一受体为“黑体”时热源的平均热力学温度， K。T源一一受体为“待测物体”时热源的平均热力学温度， K。To――受体为“黑体”时的热力学温度， K。T受一一受体为“待测物体”时的热力学温度， K。计算中受体与环境的温差单位可采用摄氏度，热源与受体的温度均采用热力学温度，单位为K。七、实