材料固體表面黑度的測(cè)定.ppt

燕山大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 材料固體表面黑度的測(cè)定項(xiàng)目匯報(bào),指導(dǎo)教師 ： 金昕 小組成員 ： 豆旭安 張鵬 趙華龍,前言,依據(jù)認(rèn)識(shí)論的基本原理，為了貫徹CDIO的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法解決實(shí)際問題的能力，設(shè)立該課程項(xiàng)目。 項(xiàng)目采用完全開放形式，學(xué)生結(jié)成團(tuán)隊(duì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)按照項(xiàng)目要求，提出需要解決的問題并以所學(xué)的理論和方法解決問題，寫出格式完整的項(xiàng)目報(bào)告和PPT講演稿，進(jìn)行公開答辯。 長期以來學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)學(xué)習(xí)、解決答案惟一的命題問題，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、聯(lián)系實(shí)際不夠。設(shè)立這樣的開放性教學(xué)項(xiàng)目對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)自學(xué)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提出、分析和解決實(shí)際問題的綜合能力有重要意義。,該項(xiàng)目實(shí)際內(nèi)容共分為實(shí)驗(yàn)用試件測(cè)量與圖紙繪制 試件的組裝 表面黑度測(cè)試 完成項(xiàng)目報(bào)告并進(jìn)行答辯四部分。同學(xué)們自由分組，三人一組，每個(gè)小組完成一種材料（或不同表面粗糙度）在不同溫度下的表面黑度測(cè)定。小組每名成員均有自己 獨(dú)立的設(shè)計(jì)或測(cè)試任務(wù)，包括零件及部件圖紙繪制，溫度測(cè)試及黑度測(cè)試等，組長負(fù)責(zé)任務(wù)的分配和協(xié)調(diào)，并組織組內(nèi)成員最終完成裝配和測(cè)試任務(wù)。 相信同學(xué)們通過這次實(shí)驗(yàn)，一定可以更好的掌握課本知識(shí)，掌握黑度的概念，深刻了解固體材料黑度與溫度的關(guān)系。此外，此次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也可以鍛煉同學(xué)們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。,目錄,一、 設(shè)備介紹及實(shí)驗(yàn)原理分析 二、 實(shí)驗(yàn)試件測(cè)繪及三維圖 三、 實(shí)驗(yàn)步驟介紹 四、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 六、 總結(jié),一、實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹,圖1- 輻射傳熱實(shí)驗(yàn)裝置簡圖,裝置實(shí)體圖,實(shí)驗(yàn)設(shè)備由黑度測(cè)定儀本體及三個(gè)系統(tǒng)組成。三個(gè)系統(tǒng)分別為 1、加熱系統(tǒng)：包括電加熱器、電流表、電壓表、調(diào)壓器、穩(wěn)壓集成塊。 2、真空系統(tǒng)：包括真空泵、真空保持閥、真空表、大氣閥以及密封裝置。 3、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)：包括外殼及試件上的熱電偶、數(shù)顯溫度表。 本體是由圓柱管的試件及外殼組成。試件外徑為25mm，管長270mm。外殼內(nèi)徑為99mm，管長270mm。本實(shí)驗(yàn)裝置的外殼內(nèi)表面黑度取2=0.6。具體測(cè)量原理及裝置參見圖4-1。,實(shí)驗(yàn)原理,一物體放在另一物體的空腔內(nèi)，且空腔內(nèi)不存在吸收熱輻射的介質(zhì)時(shí)（如空氣），彼此以輻射換熱方式進(jìn)行熱交換，其輻射換熱量由下式計(jì)算：,式中 F1,試件外表面積（m2）； F2外殼內(nèi)表面積（m2）； C0黑體輻射系數(shù)，C0=5.67W/m2K4； T1、T2分別為試件外表面和外殼內(nèi)表面的絕對(duì)溫度，K； 1、2分別為試件外表面和外殼內(nèi)表面的黑度。,（1）,當(dāng)F1、F2為已知，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得Q12、T1、T2，根據(jù)式（1）試件外表面黑度1可由下式算出：,為了研究試件表面黑度1隨溫度T1的變化關(guān)系，必須測(cè)量不同溫度下的黑度值，從而畫出1 = f(T1)曲線。,二、實(shí)驗(yàn)試件測(cè)繪,如圖為本組對(duì)鍍鉻管進(jìn)行測(cè)繪圖片，最終測(cè)得實(shí)驗(yàn)試件尺寸為：,實(shí)驗(yàn)試件三維圖,三、實(shí)驗(yàn)步驟介紹,1、將所用的儀表及測(cè)量儀器按圖1連接好，經(jīng)指導(dǎo)老師同意，開啟電源。 2、開啟真空泵，打開真空保持閥，使系統(tǒng)中形成真空。觀察真空表，系統(tǒng)中形成真空后可以關(guān)閉真空泵。開啟加熱電源，調(diào)整調(diào)壓旋鈕，將電壓調(diào)到預(yù)設(shè)初值。 3、經(jīng)過一段時(shí)間，觀察溫度表，待溫度基本不再變化時(shí)記錄第一組溫度及電加熱器的電流電壓。 4、改變加熱器的電壓，待各點(diǎn)溫度達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，重復(fù)第3項(xiàng)，記錄不同溫度下的各組數(shù)據(jù)。 5、打開通大氣閥，使空腔內(nèi)通大氣散熱。然后換另一種表面材料的試件重新測(cè)量，重復(fù)步驟1-4。最后實(shí)驗(yàn)完畢，切斷電源，整理好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。,四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算不同溫度下的1值，畫出1 = f(T1)的曲線，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。,五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論,分析造成實(shí)驗(yàn)誤差的因素有： 1實(shí)驗(yàn)儀器本身，由于精密程度的限制級(jí)測(cè)量原理的約束，可能存在一定的系統(tǒng)誤差； 2環(huán)境溫度會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 物體發(fā)射輻射能，是由于構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子因振蕩和躍遷而釋放能量。這種振蕩是靠物質(zhì)的內(nèi)能，即靠溫度來維持的。黑度：實(shí)際物體的輻射力與同溫度下的輻射力之比成為實(shí)際物體的黑度。由此可知，理論上溫度越高，物體越接近黑體，黑度越高。但實(shí)驗(yàn)由于以下造成實(shí)驗(yàn)誤差的因素1）實(shí)驗(yàn)儀器本身，由于精密程度的限制級(jí)測(cè)量原理的約束，可能存在一定的系統(tǒng)誤差；2）環(huán)境溫度會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的影響3)=0.6，會(huì)隨溫度變化而變化，將其認(rèn)為是定值有誤差。從而導(dǎo)致我們的數(shù)據(jù)所得到的圖形是黑度隨溫度升高而降低，這是實(shí)驗(yàn)誤差引起的錯(cuò)誤結(jié)論。,六、總結(jié),在此次三級(jí)項(xiàng)目中，我們不僅檢驗(yàn)了我們所學(xué)習(xí)的知識(shí)，而且也加深了對(duì)知識(shí)的全面理解，更重要的是，在項(xiàng)目過程中，我們小組成員分工設(shè)計(jì)，互相探討，積極學(xué)習(xí)對(duì)方的優(yōu)點(diǎn)和長處，也虛心聽取他人的意見和建議，你離改正自身的缺點(diǎn)和不足。這次三級(jí)項(xiàng)目使我們領(lǐng)悟到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，教會(huì)了我們?cè)趫F(tuán)隊(duì)協(xié)作過程中，如何去把握一件事，如何去做好一件事，又如何去認(rèn)真、細(xì)致的