傳熱學(xué)討論課

固體表面黑度的測(cè)定

姓名：陳鐵樁100105060028

謝青雄100108040057

王毅恒100104010018

李鵬100101020050

張圣逸100101020059課程名稱：工程傳熱學(xué)指導(dǎo)老師：張興中黑度的影響因素以及測(cè)定方法實(shí)際物體的輻射力與同溫度下的黑體的輻射力的比值稱為實(shí)際物體的黑度。本項(xiàng)目應(yīng)用真空輻射法測(cè)定固體表面的黑度，首先設(shè)計(jì)一個(gè)已知長(zhǎng)度和直徑的工件，將其放入另一物體的空腔內(nèi)，并且空腔內(nèi)不存在吸收熱輻射的介質(zhì)（如空氣），本實(shí)驗(yàn)為真空，彼此之間以輻射換熱方式進(jìn)行熱交換，計(jì)算換熱量，調(diào)節(jié)試件外表面溫度，分析固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)采用真空輻射換熱法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備由黑度測(cè)定分析儀本體及三個(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)顯濕度表。本體是由圓柱管的試件及外殼組成。鍛壓的基本生產(chǎn)方式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖本實(shí)驗(yàn)裝置的外殼內(nèi)表面黑度取ε2=0.6。具體測(cè)量原理及裝置參見圖1。黑度的計(jì)算公式以及各個(gè)物理量的物理意義

當(dāng)一物體放在另一物體的空腔內(nèi)，且空腔內(nèi)不存在吸收輻射換熱的介質(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（㎡）；F2——外殼內(nèi)表面積（㎡）；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；ε1、ε2——分別為試件外表面和外殼內(nèi)表面的黑度?；?jiǎn)后黑度的計(jì)算公式當(dāng)F1、F2已知，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量Q12、T1、T2，根據(jù)式（1）試件外表面黑度ε1可由下式算出：

實(shí)驗(yàn)步驟1）將所用的儀器及測(cè)量?jī)x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壓電流。4）改變電壓器的電壓，待各點(diǎn)溫度達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，記錄第二組數(shù)據(jù)。重復(fù)第四項(xiàng)，然后記錄第三組數(shù)據(jù)。5）打開通大氣閥，使空腔內(nèi)通大氣散熱。最后實(shí)驗(yàn)完畢，切斷電源，整理好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制的圖形實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析理論上實(shí)驗(yàn)測(cè)試的試件表面黑度在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)50℃—160℃內(nèi)隨溫度上升呈波動(dòng)狀變化，但并非周期性波動(dòng)。隨溫度升高試件表面黑度波動(dòng)幅值變小并有向某一確定值靠近的趨勢(shì)但由于存在誤差實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明試件表面黑度隨溫度上升呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且下降趨勢(shì)的快慢隨著材料的不同而不同。實(shí)驗(yàn)誤差分析1.實(shí)驗(yàn)儀器本身由于精密程度的限制及測(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)測(cè)量產(chǎn)生一些影響。3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是分配在一天中用兩臺(tái)儀器測(cè)得有所差異，可能引起一些誤差。4真空條件不能百分之百保證會(huì)造成測(cè)量誤差實(shí)驗(yàn)試件測(cè)繪的二維圖實(shí)驗(yàn)試件測(cè)繪的三維圖感想通過這次實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，認(rèn)識(shí)了團(tuán)隊(duì)精神的重要性和科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，掌握了新型的思維方法，認(rèn)識(shí)了解了不同固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律。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)中有廣泛應(yīng)用，了解掌握這一知識(shí)很有必要，學(xué)有所用樂在其中，在此小組成員十分感謝老師的辛勤和耐心的指導(dǎo)。參