傳熱學(xué)報(bào)告(共12頁)

1、傳熱學(xué)三級(jí)項(xiàng)目(xingm)報(bào)告書鋼生銹表面(biomin)黑度測量 姓名(xngmng)： 課程名稱：傳熱學(xué) 指導(dǎo)教師：金昕2013年6月 固體表面黑度的測定摘要：通過課上老師講解，我們了解到實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為實(shí)際物體的黑度。為了測量固體表面黑度，首先設(shè)計(jì)一個(gè)已知外表面積的工件，將其放入不存在吸收熱輻射介質(zhì)的空腔內(nèi)（實(shí)驗(yàn)中為真空中的系統(tǒng)），測出換熱量，通過調(diào)節(jié)試件外表面的溫度，研究試件表面黑度隨溫度的變化，再通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整理，計(jì)算出黑度，通過圖像處理，得到固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律，進(jìn)一步加深了對(duì)黑度的認(rèn)識(shí)。前言(qin yn)：本項(xiàng)目目的在于熟悉物體表

2、面黑度的測試原理；熟練應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)試件的設(shè)計(jì)；分析影響物體表面黑度的因素；了解實(shí)驗(yàn)原理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行拆裝，學(xué)會(huì)使用各種測試儀表進(jìn)行測試；提高學(xué)生的動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力和團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力；得到查閱(chyu)文獻(xiàn)、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究能力的訓(xùn)煉；通過研究報(bào)告的撰寫使學(xué)生在科技文獻(xiàn)寫作方面獲得訓(xùn)練。本項(xiàng)目主要內(nèi)容是測定試件表面黑度以及分析黑度隨溫度變化關(guān)系。黑度是輻射換熱的重要特性，黑度取決于物體的性質(zhì)，物體的溫度，表面狀態(tài)，波長，方向，通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)黑度概念和黑度測量，自己動(dòng)手(dng shu)測繪試件、測量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，增強(qiáng)了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)靈活運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)

3、新思維。本實(shí)驗(yàn)采用真空輻射法測定固體黑度的實(shí)驗(yàn)方法，根據(jù)公式及日常經(jīng)驗(yàn)預(yù)測試件表面黑度隨溫度升高呈下降趨勢。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、鞏固輻射換熱理論.2、掌握用真空輻射法測定固體表面黑度的試驗(yàn)方法.3、分析固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律.實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹及實(shí)驗(yàn)原理分析： 通過查閱相關(guān)資料，我們了解到研究黑度的方法主要有：輻射法、量熱計(jì)法和正規(guī)熱工況法。輻射法是建立在以被測物體的輻射和絕對(duì)黑體或其他輻射系數(shù)已知的輻射系數(shù)為已知的物體輻射，相比較的基礎(chǔ)之上的。本實(shí)驗(yàn)采用輻射法。實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)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(bc)以輻射換熱方式進(jìn)行熱交換，其輻射換熱量為： (

4、W) (1)式中 F1 QUOTE * MERGEFORMAT 試件外表(wibio)面積（m2）；F2外殼(wi k)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。如果F1、F2已知，通過實(shí)驗(yàn)測量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，必須測量不停黑度下的黑度值，從而畫出1=f( T1)曲線。實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備由黑度測定儀本體及三個(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、

5、穩(wěn)壓集成塊。2) 真空(zhnkng)系統(tǒng)：包括真空泵、真空保持閥、真空表、大氣閥以及(yj)密封裝置。3) 熱電偶測溫系統(tǒng)(xtng)：包括外殼及試件上的熱電偶、數(shù)顯溫度表。本體是由空心圓柱管的試件及外殼組成，試件外徑25mm，管長270mm。外殼內(nèi)徑99mm，管長270mm。本實(shí)驗(yàn)裝置的外殼內(nèi)表面黑度取2=0.6。具體量原理及裝置如圖1所示。外殼試件熱電偶數(shù)顯溫度計(jì)電子調(diào)壓器真空泵真空閥大氣閥AV真空表圖1輻射傳熱實(shí)驗(yàn)裝置簡圖圖2輻射傳熱實(shí)驗(yàn)裝置圖設(shè)計(jì)思路該設(shè)備用于測量固體材料的表面黑度，根據(jù)輻射可以在真空中傳遞而導(dǎo)熱和對(duì)流(duli)則不能的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造。在該裝置中用真空泵把存在溫差的兩

6、個(gè)表面之間的空氣抽掉而形成真空，使得這兩個(gè)表面之間僅進(jìn)行輻射傳熱，通過實(shí)驗(yàn)分別測得各參數(shù)，再根據(jù)輻射換熱理論公式求出被測固體表面的黑度。設(shè)備(shbi)特色1、集成度高2、加熱(ji r)部分全部采用不銹鋼制造，美觀且永不銹蝕。3、采用數(shù)顯溫度表直接讀取熱電偶測得的溫度，使學(xué)生可以非常直觀地了解溫度的變化。4、采用電子調(diào)壓器方便地調(diào)節(jié)輸入電壓。5、儀器制造的美觀整潔，標(biāo)牌完整。實(shí)驗(yàn)試件測繪的三維圖及工程圖:圖3試件三維圖實(shí)驗(yàn)步驟： 、用扳手將左側(cè)密封蓋打開，取出試件，用游標(biāo)卡尺等工具測定并記錄試件的幾何參數(shù)：試件外徑為d1，管長L1，外殼(wi k)內(nèi)徑為d2，管長L2。 、將熱電偶測溫點(diǎn)固定

7、(gdng)在試件上，然后將試件穿過加熱棒固定，最后用密封蓋密封。同時(shí)連接好相關(guān)的儀表儀器，做好準(zhǔn)備工作。、開啟真空泵，打開真空保持閥，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。經(jīng)過一段時(shí)間，觀察溫度表，待溫度基本(jbn)不再變化時(shí)，記錄溫度及電加熱器的電流電壓等數(shù)據(jù)。、數(shù)據(jù)測定，每間隔2個(gè)小時(shí)記錄溫度，電流和電壓數(shù)據(jù)。有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備密封性不好，測完數(shù)據(jù)后，再抽一次氣，使空腔內(nèi)保持真空狀態(tài)。、測完所有數(shù)據(jù)后，關(guān)閉加熱電源，打開通大氣閥，使空腔通大氣散熱。、實(shí)驗(yàn)完畢，用扳手將左端密封蓋卸下，實(shí)驗(yàn)剛做完時(shí)，試件溫度很高，等到試件溫度降到常溫時(shí)，緩慢

8、將試件取出，卸下熱電偶，再將試件放回原位，最后整理好試驗(yàn)現(xiàn)場。、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和歸納，做曲線圖找出規(guī)律。 注意事項(xiàng)及說明 1、停泵前必須先關(guān)閉真空閥； 2、真空(zhnkng)閥只能在開真空泵后打開，否則真空泵內(nèi)的油會(huì)被抽走。實(shí)驗(yàn)(shyn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果:實(shí)驗(yàn)結(jié)果(ji gu)分析：本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果(ji gu)分析由于儀器本身以及時(shí)間間隔等各種因素，八組數(shù)據(jù)中有兩組數(shù)據(jù)得到的黑度均大于1，有較大的實(shí)驗(yàn)誤差。根據(jù)以上數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出黑度與工件(gngjin)外表面溫度的曲線圖，由圖可以看出黑度與工件表面溫度的關(guān)系：試件表面的黑度受溫度的影響，但對(duì)于銹蝕處理的鋼管，黑度受溫度的影響相對(duì)較小

9、。對(duì)于整個(gè)圖線，相對(duì)來說較為平穩(wěn)，黑度在0.95左右上下浮動(dòng)。實(shí)驗(yàn)誤差分析 (1) 絕對(duì)穩(wěn)態(tài)很難達(dá)到（2）絕對(duì)真空很難達(dá)到（3）設(shè)備不準(zhǔn)確，可能存在漏氣等現(xiàn)象（4）給定的黑度（定值）不夠準(zhǔn)確，也會(huì)受溫度的影響（5）實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用指針型的電壓表和電流表，使讀取數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生誤差（6）調(diào)電壓時(shí)使用的是旋鈕，使調(diào)電壓的過程中難以調(diào)準(zhǔn)（7）讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔應(yīng)為兩小時(shí)，但實(shí)際測量過程，未能準(zhǔn)確遵守，故時(shí)間誤差較大（8）使用游標(biāo)卡尺等工具對(duì)試件進(jìn)行幾何尺寸的測量時(shí)存在誤差（9）時(shí)間存放時(shí)間較長，表面性質(zhì)放生變化，從而影響試件的黑度測量不同試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較經(jīng)比較不同處理方式試件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(ji gu)及實(shí)驗(yàn)圖像

10、，可以得出結(jié)論：物體表面的黑度與物體的性質(zhì)、表面狀況和溫度等因素有關(guān)，是物體本身的固有(gyu)特性。一般來說表面粗糙度越大，黑度越大。對(duì)于不同的材料，溫度對(duì)其影響的情況也各不相同，應(yīng)相應(yīng)的具體分析。理論上黑度的值應(yīng)介于0和1之間，但是(dnsh)就實(shí)驗(yàn)得出，有些黑度是大于1的，這說明實(shí)驗(yàn)過程中仍存在許多的誤差，將影響到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。總結(jié)：在這次實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)輻射換熱理論有了更深一步的了解，掌握了用真空輻射發(fā)測定固體表面黑度的試驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,通過數(shù)據(jù)分析,我們發(fā)現(xiàn)試件表面黑度受溫度的影響,而且通過對(duì)比其它組的結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同材料的物體表面黑度隨溫度升高是不同的變化。通過這次項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了我們提高我們的動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力和團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力；通過相關(guān)資料的查閱，鍛煉了我們查閱文獻(xiàn)、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究能力；通過研究報(bào)告的撰寫增強(qiáng)了我們科技文獻(xiàn)的寫作能力；這次項(xiàng)目使我們認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的精神和科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，了解到物體表面黑度與表面溫度的關(guān)系及變化趨勢。黑度是衡量物體表面輻射換熱能力的一個(gè)重要指標(biāo)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，了解并掌握這一知識(shí)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。在此也十分