空氣絕熱指數(shù)測定

1、輻射換熱角系數(shù)的測定班級(jí)：100571 學(xué)號(hào)：10057122 姓名：黃彩鳳一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容鞏固輻射換熱理論知識(shí)，深入理解輻射換熱角系數(shù)的幾何性質(zhì)及意義。了解測定輻射換 熱角系數(shù)的原理和方法。學(xué)會(huì)使用角系數(shù)測定儀測定角系數(shù)和用坐標(biāo)紙測量封閉圖形的面 積。二、實(shí)驗(yàn)原理角系數(shù)是輻射換熱、照明工程以及太陽 能利用中經(jīng)常遇到的重要幾何參數(shù)，它表示從 漫射表面發(fā)射的輻射能中到達(dá)某一表面的份 額。對(duì)于一些有規(guī)則形狀和位置的表面間角系 數(shù)可以通過計(jì)算和查表等方法求得。但對(duì)不規(guī) 則形狀和不規(guī)則相對(duì)位置的表面間角系數(shù)，通 常只能由實(shí)驗(yàn)測定。由傳熱學(xué)可知，如圖10-11所示，微元表 面dF1對(duì)dF2的角系數(shù)被表示為c

2、os甲cos甲Xd 1,d2 =兀 1. r2 2 dF2（10-15）上式也可用下面幾何分析法獲得。由微元面圖10-11用幾何法分析角系數(shù)的示意圖dF1的中心作投射到微元面dF2周界的射線。再以dF1的中心作半徑為R=1的半球殼，它在dF】所在平面上的投影為一圓形。dF2的周界射線在半球殼切割一微元面dF212R 2dF = dF cos 中22 r 22將微元面d、投影到dF】所在平面上得到投影面積d、dF = dF cos中 =dF cos中 cos中把投影面積dF2用圓面積n R2除，就得到dF” cos中 cos中 dF x兀R2兀.r22d 1,d2由前述的（10-15）式可知，（

3、10-16）式所表達(dá)的正是微元面dF1對(duì)dF2的角系數(shù)乂岸2。這種幾何分析的方法同樣可以確定微元面dF1對(duì)F2的角系數(shù)X2。這時(shí)，由dF1的中心引出射向F2周界的射線，它們在半球殼上 切割的面積F2投影到dF1所在的平面上得 到投影面積F：，如圖10-12所示。面積F2 與圓面積nR；之比，則為dFi對(duì)七的角系數(shù)。 即12Xd 1,2二=j cos 甲1COS 甲2 dF =J XXd 1,2（10-17）兀R 2兀,尸22F（10-17）如果要求有限面積F1到面積F；的角系數(shù)X12,可將F1劃分成微元面dF.，分別求得 圖10-12 角系數(shù)的圖解計(jì)算法各微元面dF.對(duì)面積F2的角系數(shù)、2,然

4、后通過數(shù)值積分求得x12，即X1,21 j X dF = 1 jjcos 甲icos 甲 2 dF dFF1 F1 d U 1 L F 4 X1,2（10-18） 綜上所述，我們可用幾何分析的方法求得輻射換熱的角系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖10-13角系數(shù)測量儀基本結(jié)構(gòu)本實(shí)驗(yàn)設(shè)備由SE-1型角系數(shù)測量儀和面積 測量儀組成。SE-1型角系數(shù)測量儀的基本結(jié)構(gòu) 如圖10-13所示，立桿1垂直于表面MN于B點(diǎn), 并可以B點(diǎn)的垂直線為軸而旋轉(zhuǎn)，滑桿套管通過 長度為R的兩平行連桿2和6始終與表面MN保持 垂直，套管中的滑桿3與套管之間是滑動(dòng)配合， 因此滑桿始終垂直表面MN，而且滑桿端頭的筆5 又始終與表面MN接觸

5、。上平行連桿2也是一個(gè)掃 描目鏡筒，內(nèi)有準(zhǔn)星，用于掃描目標(biāo)的輪廓。在 掃描的過程中，A點(diǎn)為假想的球心（微元面dF1 所在處），C點(diǎn)的軌跡總是在以A點(diǎn)為球心，以R 為半徑的半球面上，而滑桿下端的筆可同時(shí)畫出 半球殼上C圖10-13角系數(shù)測量儀基本結(jié)構(gòu)即可畫出一個(gè)封閉的圖形，其面積即為被掃描的目標(biāo)（表面F2）在A點(diǎn)（微元面dF所在 平面（平行MN）上的投影面積F2。21 四、實(shí)驗(yàn)步驟先熟悉角系數(shù)測量儀，如右圖所示將坐標(biāo)紙放在箱子底面并壓緊，夾上記 錄筆，并調(diào)整好紙面和掃描器的位置，使其 能夠完全覆蓋掃描區(qū)域方可。將記錄筆抬起，雙手捂住平衡塊，用手 指按下紅色按鈕，角系數(shù)測量儀將射出一束紅色激光用激

6、光束對(duì)所測量的表面邊沿 進(jìn)行掃描。待操作熟練后，取出坐標(biāo)紙，取下掃描 筆，并數(shù)出坐標(biāo)紙上封閉圖形的面積，做記 錄，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，儀器歸位。五、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)與誤差分析圖10-14實(shí)驗(yàn)操作時(shí)儀器放置簡圖記錄以下數(shù)據(jù)，并將實(shí)測據(jù)與理論計(jì)算 圖10-14實(shí)驗(yàn)操作時(shí)儀器放置簡圖R =160mmn R2=80424.77mm2F2 =47477 mm2(角系數(shù)理論值0.0427)n R2=80424.77mm2F2 =47477 mmR =160mmn R2=80424.77mm2F2 =47477 mm2(角系數(shù)理論值0.0427)n R2=80424.77mm2F2 =47477 mm2F -將測量 F2=3285mm23285X =- = 0.04085dI，2 兀 R2兀 x160 x 160誤差=0.04085 - 0.04270.0427=4.33% 5%測量合格。分析誤差產(chǎn)生的原因：激光掃描時(shí)候人為的出現(xiàn)偏差是不可避免的；坐標(biāo)紙上測得的