傳熱學(xué)三級項(xiàng)目報告-物體表面黑度的測定(共9頁)

1、 傳熱學(xué)三級項(xiàng)目(xingm)報告物體表面黑度(hi d)的測定 班 級： 姓 名： 課程名稱：傳熱學(xué) 指導(dǎo)(zhdo)教師： 2013年11月傳熱學(xué)三級項(xiàng)目報告I目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc372838457 前言(qin yn) 物體表面(biomin)黑度的測定（）當(dāng)一個物體放在另一個物體的空腔內(nèi)，且內(nèi)空腔不存在吸收熱輻射的介質(zhì)（如空氣時），彼此以輻射換熱方式(fngsh)進(jìn)行熱交換。它們之間的輻射換熱量與兩者的溫度和輻射面積都有關(guān)系，并且滿足一定的計算法則。為了鞏固輻射換熱理論，掌握用真空輻射法測定固體表面黑度的實(shí)驗(yàn)方法，同時分析固體表

2、面黑度隨溫度的變化規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)測量的方法，分別測出輻射換熱面的溫度，并根據(jù)加熱電流和電壓求出換熱量Q，帶入相應(yīng)公式進(jìn)行驗(yàn)證求出樣品的黑度。同時得到黑度與樣品溫度的關(guān)系。最后得到樣品的黑度是隨溫度變化的，但它總是不超過1，且隨著樣品溫度的升高樣品的黑度減小。前言(qin yn)本實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟跍y定時間表面黑度以及黑度隨溫度變化關(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)了解黑度概念和黑度測量，自己動手設(shè)計試件、測量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，增強(qiáng)了動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ囵B(yǎng)靈活運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新思維，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)

3、驗(yàn)預(yù)測試件表面黑度隨溫度升高呈上升趨勢。實(shí)驗(yàn)儀器及原理分析本試驗(yàn)主要使用的儀器是我校自主研制并制作的物體黑度測定儀，其主要原理是傳熱學(xué)中輻射換熱非凹表面置于凹表面空腔中的相關(guān)理論，該實(shí)驗(yàn)需要試件與裝置溫度達(dá)到相應(yīng)穩(wěn)定的狀態(tài)下去測量與記錄，所以會花費(fèi)較多的時間使相應(yīng)的數(shù)據(jù)達(dá)到穩(wěn)定值，在這個過程中，培養(yǎng)了我們務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)與耐心的相關(guān)實(shí)驗(yàn)精神，對以后的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行很有意義，下面就對該項(xiàng)目的相關(guān)儀器及理論做如下詳細(xì)說明。實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹 實(shí)驗(yàn)設(shè)備由黑度測試儀本體及三個系統(tǒng)組成，三個系統(tǒng)分別為：、加熱系統(tǒng)：包括電加熱器、電流表、電壓表、調(diào)壓閥、穩(wěn)壓集成塊。、真空系統(tǒng)：包括真空泵、真空保持閥、真空表、大氣閥以

4、及密封(mfng)裝置。、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(bnt)是由空心圓柱管的試件套在加熱棒上，放置于不銹鋼外殼中間，兩端密封而成。試件的外徑25mm,管長270mm，外殼的內(nèi)徑99mm，管長270mm。圖1-1為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖1-1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖1-2 實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)原理分析當(dāng)一個物體放在另一物體的空箱內(nèi)，且空箱內(nèi)不存在吸收熱輻射的介質(zhì)時（如空氣），彼此以輻射換熱形式進(jìn)行熱交換，其輻射量為： 圖1-3兩物體表面間輻射換熱F 2F1 eq oac(,1)式中 F1試件外表(wibio)面積（m）; F2外殼(wi k)內(nèi)表面積（m）； C0黑

5、體(hit)輻射系數(shù)，C0=5.67W/mK4； T1、T2分別為試件外表面和外殼內(nèi)表面的絕對溫度,K； 1、2分別為試件外表面和外殼表面的黑度。如果F1、F2為已知，通過實(shí)驗(yàn)測量Q12、T1、T2，根據(jù)式 eq oac(,1)，試件外表面黑度1即可由下式算出 eq oac(,2)實(shí)驗(yàn)(shyn)試件及過程(guchng)試驗(yàn)(shyn)試件設(shè)計圖2-1 實(shí)驗(yàn)試件三維設(shè)計圖我小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及試驗(yàn)要求，設(shè)計試驗(yàn)試件如圖2-1、圖2-2。圖2-2 實(shí)驗(yàn)試件二維工程圖實(shí)驗(yàn)步驟、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，外殼內(nèi)徑為d2，管長L2,右端開口長度d3，開口半圓半

6、徑R3。、將試件裝入實(shí)驗(yàn)設(shè)備中：用扳手將左側(cè)密封蓋打開，將熱電偶測溫點(diǎn)固定在試件上，然后將試件穿過加熱棒固定，最后用密封蓋密封。與此同時連接(linji)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)中形成真空后先關(guān)閉真空閥，再關(guān)閉真空泵。開啟加熱電源，調(diào)整調(diào)壓旋鈕，將電壓(diny)調(diào)到預(yù)設(shè)初值。經(jīng)過一段時間（一般2個小時），觀察溫度表，待溫度基本不再變化時，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個小時記錄(jl)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

7、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，試件溫度很高，等到試件溫度降到常溫時，緩慢將試件取出，卸下熱電偶，再將試件放回原位，最后整理好試驗(yàn)現(xiàn)場。、對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和歸納，制作曲線圖找出規(guī)律。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及分析經(jīng)過近一天的實(shí)驗(yàn)，我們獲取了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)與材料相同的小組進(jìn)行對比，初步確定數(shù)據(jù)的正誤，為下一步的工作做好準(zhǔn)備，下面是我們小組以及與我們相對應(yīng)的小組記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表3-1為我小組記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表3-1 物體表面黑度測量數(shù)據(jù)記錄表序號材料UIT1T221VA12345678910實(shí)驗(yàn)(shyn)數(shù)據(jù)分析根據(jù)以

8、上(yshng)數(shù)據(jù)畫出黑度與工件外表面溫度的折線圖（表3-2）。由圖可看出黑度與工件外表面(biomin)的關(guān)系?？傮w上黑度隨表面溫度的升高而降低，60到80變化明顯，當(dāng)溫度大于80小于100時變化不大，基本持平，100到120有輕微上升，大于120時黑度下降雖然有一定的波動，但整體上還是呈現(xiàn)下降趨勢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及感想我們通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，物體處理表面的黑度隨著溫度的升高而降低。通過本次物體黑度的測定實(shí)驗(yàn)，加深了我們對物體表面間的輻射換熱理論的理解，使我們了解了物體的熱學(xué)特性和物體表面黑度與表面溫度的關(guān)系及變化趨勢，增強(qiáng)了我們的動手能力，鍛煉了用實(shí)驗(yàn)自主去解決問題的意識與能力，在該過程中，

9、我們采用了分工合作的方式進(jìn)行全過程的實(shí)驗(yàn)與研究，首先，小組成員集體進(jìn)行試件的安裝及裝置的調(diào)試工作，在各自安排的時間去記錄數(shù)據(jù)。最后，集體拆裝，并將相關(guān)工具、試件放回原處，王政主要負(fù)責(zé)報告說明書的撰寫，王宏博主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，路彥輝、張雨生、劉瓊負(fù)責(zé)匯報PPT的制作、講解，張帆負(fù)責(zé)試件相關(guān)圖紙的繪制，各自完成相應(yīng)任務(wù)后，小組內(nèi)成員采用交叉互換的方式，對各自工作進(jìn)行校核與審閱，并經(jīng)討論后確定最終的相關(guān)材料。在這個過程中，我們培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，認(rèn)識到了團(tuán)隊(duì)合作的精神和科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，并培養(yǎng)了我們靈活運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新思維。黑度是衡量物體表面輻射換熱能力的一個重要指標(biāo)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，了解和掌握這一知識對我們以后十分重要，在這里也感謝指導(dǎo)老師對我們的細(xì)心指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1,張興中，黃文，劉慶國,傳熱學(xué).北京：國防工業(yè)出版社，2011.2,陸煜，程林.傳熱原理與分析.北京：清華大學(xué)出版社，1981.3,章熙民，傳熱學(xué).第2版.北京(bi jn)：中國建筑出版社