中溫輻射時物體黑度的測定

1、中溫輻射時物體黑度的測試一、實(shí)驗?zāi)康挠帽容^法，定性的測量中溫輻射時物體的黑度。二、實(shí)驗原理由n個物體組成的輻射傳熱系統(tǒng)中，利用凈輻射法，可以求物體i的純換熱量，即：i面的凈輻射傳熱量 = i面從其他表面的吸熱量 - i面本身的輻射熱量。本實(shí)驗中的輻射傳熱為三表面封閉系統(tǒng)內(nèi)的輻射傳熱，各輻射表面之間的關(guān)系如圖1所示。 圖1 輻射傳熱表面示意圖根據(jù)本實(shí)驗中的設(shè)備情況，可以認(rèn)為：1、熱源1與黑體腔體2均為黑體表面；2、熱源1、黑體腔體2與待測表面（受體）3各自表面溫度均勻。因此，表面3得到的凈輻射傳熱量為：又因為： ；有： （1）由于受體3主要以自然對流方式向環(huán)境散熱，因此： （2） 其中：h受體與

2、環(huán)境間的傳熱系數(shù)； t3待測物體（受體）溫度； tf環(huán)境溫度。由（1），（2）式可得： （3）當(dāng)熱源1和黑體腔體2的表面溫度一致時，eb1=eb2，并考慮到1、3均為非凹表面且1、2、3構(gòu)成封閉體系，則：x1，2+x1，3=1因此，式（3）可以寫為： （4）對不同的受體a，b，其黑度分別為： 因為a，b均處于同樣的環(huán)境，可認(rèn)為ha=hb，則 （5）當(dāng)b為黑體時，b1，可得a的發(fā)射率為 （6）三、實(shí)驗裝置實(shí)驗裝置如圖所示熱源具有一個測溫?zé)犭娕?，傳?dǎo)腔體有兩個熱電偶，受體有一個熱電偶，它們都可以通過琴鍵轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換。四、 實(shí)驗方法和步驟本儀器用比較法定性的測定物體的黑度，具體方法是通過對三組加熱

3、器電壓的調(diào)整(熱源一組，傳導(dǎo)體二組)，使熱源和傳導(dǎo)體的測溫點(diǎn)恒定在同一溫度上，然后分別將“待測”(受體為待測物體，具有原來的表面態(tài)度)和“黑體”(受體仍為待測物體，但表面薰黑)兩種狀態(tài)的受體在相同的時間接受熱輻射，測出受到輻射后的溫度，就可按公式計算出待測物體的黑度。為了測試成功，最好在實(shí)測前對熱源和傳導(dǎo)體的恒溫控制方法進(jìn)行12次探索，掌握規(guī)律后再進(jìn)行正式測試。具體實(shí)驗步驟如下:1.將熱源腔體1和受體腔體3(先用“待測”狀態(tài)的受體)對正靠近傳導(dǎo)體2并在受體腔體與傳導(dǎo)體之間插入石棉板隔熱。2.接通電源，調(diào)整熱源、傳導(dǎo)左和傳導(dǎo)右的調(diào)溫旋鈕，使其相應(yīng)的加熱電壓調(diào)到合適的數(shù)值。加熱30分鐘左右，對熱源

4、和傳導(dǎo)體兩側(cè)的測溫點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)溫度值，微調(diào)相應(yīng)的加熱電壓，直至所有測點(diǎn)的溫度基本穩(wěn)定在要求的溫度上。3系統(tǒng)進(jìn)入恒溫后（各測溫點(diǎn)的溫度基本接近，且各點(diǎn)的溫度波動小于3），去掉隔熱板，使受體腔體靠近傳導(dǎo)體，然后每隔10分鐘對受體的溫度進(jìn)行監(jiān)測、記錄、測得一組數(shù)據(jù)。在此同時，要監(jiān)測熱源和傳導(dǎo)體溫度，并隨時進(jìn)行調(diào)整。4取下受體體腔，待受體冷卻后，用松脂（帶有松脂的松木）或蠟燭將受體表面薰黑。然后重復(fù)上述方法，對“黑體”進(jìn)行測試，測得第二組數(shù)據(jù)。5將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后代入公式，即可得出待測物體的黑度。五、注意事項1熱源及傳導(dǎo)體的溫度不宜過高，切勿超過儀器允許的最高溫度200。2每次做“待測”狀態(tài)實(shí)驗

5、時，建議用汽油或酒精將待測物體的表面擦凈，否則，實(shí)驗結(jié)果將有較大出入。六、實(shí)驗所用計算公式根據(jù)（6）式本實(shí)驗所用計算公式為： （7）式中： 相對黑體的黑度，該值可假設(shè)為1。 待測物體（受體）的黑度。 受體為相對黑體時熱源的絕對溫度。 受體為被測物體時熱源的絕對溫度。 相對黑體的絕對溫度。 待測物體（受體）的絕對溫度。七、實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄和處理（舉例）a、實(shí)驗數(shù)據(jù)序號n0熱源傳導(dǎo)受體（紫銅）123123423423923976223523523824074323523523924175平均2347234723872400750序號n0熱源傳導(dǎo)受體（紫銅熏黑）123123423723923211122352382392331103235238239232111平均23472377239023231107b、實(shí)驗結(jié)果由實(shí)驗數(shù)據(jù)得：將以上數(shù)據(jù)帶入（7）式得：在假設(shè)=1時，受體紫銅的黑度即為0.78?！靖阶ⅰ扛鶕?jù)本實(shí)驗的實(shí)際情況，我們采用以下實(shí)驗方案:對同一待測物體(受體)，在完全相同條件下，進(jìn)行兩次實(shí)驗。一次是將待測物體(受體)用松脂(帶油脂的松木)