材料固體表面黑度的測定.ppt

燕山大學(xué) 機械工程學(xué)院 材料固體表面黑度的測定項目匯報,指導(dǎo)教師 ： 金昕 小組成員 ： 豆旭安 張鵬 趙華龍,前言,依據(jù)認識論的基本原理，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)計理論和方法解決實際問題的能力，設(shè)立該課程項目。 項目采用完全開放形式，學(xué)生結(jié)成團隊，每個團隊按照項目要求，提出需要解決的問題并以所學(xué)的理論和方法解決問題，寫出格式完整的項目報告和PPT講演稿，進行公開答辯。 長期以來學(xué)生習(xí)慣于被動學(xué)習(xí)、解決答案惟一的命題問題，缺乏學(xué)習(xí)的主動性、聯(lián)系實際不夠。設(shè)立這樣的開放性教學(xué)項目對于引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動學(xué)習(xí)、學(xué)會自學(xué)，提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，提出、分析和解決實際問題的綜合能力有重要意義。,該項目實際內(nèi)容共分為實驗用試件測量與圖紙繪制 試件的組裝 表面黑度測試 完成項目報告并進行答辯四部分。同學(xué)們自由分組，三人一組，每個小組完成一種材料（或不同表面粗糙度）在不同溫度下的表面黑度測定。小組每名成員均有自己 獨立的設(shè)計或測試任務(wù)，包括零件及部件圖紙繪制，溫度測試及黑度測試等，組長負責(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試任務(wù)。 相信同學(xué)們通過這次實驗，一定可以更好的掌握課本知識，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，此次實驗項目也可以鍛煉同學(xué)們的動手能力和團隊合作能力。,目錄,一、 設(shè)備介紹及實驗原理分析 二、 實驗試件測繪及三維圖 三、 實驗步驟介紹 四、 實驗數(shù)據(jù)及實驗結(jié)果 五、 實驗結(jié)果分析 六、 總結(jié),一、實驗設(shè)備介紹,圖1- 輻射傳熱實驗裝置簡圖,裝置實體圖,實驗設(shè)備由黑度測定儀本體及三個系統(tǒng)組成。三個系統(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。本實驗裝置的外殼內(nèi)表面黑度取2=0.6。具體測量原理及裝置參見圖4-1。,實驗原理,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（如空氣），彼此以輻射換熱方式進行熱交換，其輻射換熱量由下式計算：,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，由實驗測得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，必須測量不同溫度下的黑度值，從而畫出1 = f(T1)曲線。,二、實驗試件測繪,如圖為本組對鍍鉻管進行測繪圖片，最終測得實驗試件尺寸為：,實驗試件三維圖,三、實驗步驟介紹,1、將所用的儀表及測量儀器按圖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)過一段時間，觀察溫度表，待溫度基本不再變化時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，待各點溫度達到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，重復(fù)第3項，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量，重復(fù)步驟1-4。最后實驗完畢，切斷電源，整理好實驗現(xiàn)場。,四、實驗數(shù)據(jù)及實驗結(jié)果,計算不同溫度下的1值，畫出1 = f(T1)的曲線，并對實驗結(jié)果進行分析。,五、實驗結(jié)果分析及結(jié)論,分析造成實驗誤差的因素有： 1實驗儀器本身，由于精密程度的限制級測量原理的約束，可能存在一定的系統(tǒng)誤差； 2環(huán)境溫度會對實驗產(chǎn)生一定的影響。 實驗結(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：實際物體的輻射力與同溫度下的輻射力之比成為實際物體的黑度。由此可知，理論上溫度越高，物體越接近黑體，黑度越高。但實驗由于以下造成實驗誤差的因素1）實驗儀器本身，由于精密程度的限制級測量原理的約束，可能存在一定的系統(tǒng)誤差；2）環(huán)境溫度會對實驗產(chǎn)生一定的影響3)=0.6，會隨溫度變化而變化，將其認為是定值有誤差。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，這是實驗誤差引起的錯誤結(jié)論。,六、總結(jié),在此次三級項目中，我們不僅檢驗了我們所學(xué)習(xí)的知識，而且也加深了對知識的全面理解，更重要的是，在項目過程中，我們小組成員分工設(shè)計，互相探討，積極學(xué)習(xí)對方的優(yōu)點和長處，也虛心聽取他人的意見和建議，你離改正自身的缺點和不足。這次三級項目使我們領(lǐng)悟到團隊協(xié)作的重要性，教會了我們在團隊協(xié)作過程中，如何去把握一件事，如何去做好一件事，又如何去認真、細致的