传热学三级项目报告-物体表面黑度的测定要点.doc

传热学三级项目报告 物体表面黑度的测定 班 级： 姓 名： 课程名称：传热学 指导教师： 2013年11月 目录 前言 1 1 实验仪器及原理分析 1 1.1 实验设备介绍 1 1.2 实验原理分析 2 2 实验试件及过程 4 2.1 试验试件设计 4 2.2 实验步骤 4 3 实验数据记录及分析 5 3.1 实验数据记录 5 3.2 实验数据分析 6 4 实验结果及感想 6 5 参考文献 7 物体表面黑度的测定 （） 当一个物体放在另一个物体的空腔内，且内空腔不存在吸收热辐射的介质（如空气时），彼此以辐射换热方式进行热交换。它们之间的辐射换热量与两者的温度和辐射面积都有关系，并且满足一定的计算法则。为了巩固辐射换热理论，掌握用真空辐射法测定固体表面黑度的实验方法，同时分析固体表面黑度随温度的变化规律。通过实验测量的方法，分别测出辐射换热面的温度，并根据加热电流和电压求出换热量Q，带入相应公式进行验证求出样品的黑度。同时得到黑度与样品温度的关系。最后得到样品的黑度是随温度变化的，但它总是不超过1，且随着样品温度的升高样品的黑度减小。 前言 本实验目的在于测定时间表面黑度以及黑度随温度变化关系，黑度是辐射换热的重要特性，黑度取决于物体的性质，物体的温度，表面状态，波长，方向，通过本实验的学习了解黑度概念和黑度测量，自己动手设计试件、测量数据、分析结果，增强了动手实验能力，培养灵活运用知识的能力和创新思维，采用真空辐射法测定固体黑度的实验方法，根据公式及日常经验预测试件表面黑度随温度升高呈上升趋势。 实验仪器及原理分析 本试验主要使用的仪器是我校自主研制并制作的物体黑度测定仪，其主要原理是传热学中辐射换热——非凹表面置于凹表面空腔中的相关理论，该实验需要试件与装置温度达到相应稳定的状态下去测量与记录，所以会花费较多的时间使相应的数据达到稳定值，在这个过程中，培养了我们务实、严谨与耐心的相关实验精神，对以后的相关实验的进行很有意义，下面就对该项目的相关仪器及理论做如下详细说明。 实验设备介绍 实验设备由黑度测试仪本体及三个系统组成，三个系统分别为： ⑴、加热系统：包括电加热器、电流表、电压表、调压阀、稳压集成块。 ⑵、真空系统：包括真空泵、真空保持阀、真空表、大气阀以及密封装置。 ⑶、热电偶测温系统：包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。 本体是由空心圆柱管的试件套在加热棒上，放置于不锈钢外壳中间，两端密封而成。试件的外径φ25mm,管长270mm，外壳的内径ψ99mm，管长270mm。图1-1为实验装置示意图。 实验原理分析 当一个物体放在另一物体的空箱内，且空箱内不存在吸收热辐射的介质时（如空气），彼此以辐射换热形式进行热交换，其辐射量为： ············· 式中 F1——试件外表面积（m2）; F2——外壳内表面积（m2）； C0——黑体辐射系数，C0=5.67W/m2K^4； T1、T2——分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度,K； ε1、ε2——分别为试件外表面和外壳表面的黑度。 如果F1、F2为已知，通过实验测量Q12、T1、T2，根据式，试件外表面黑度ε1即可由下式算出 ····· 实验试件及过程 试验试件设计 我小组根据实验原理及试验要求，设计试验试件如图2-1、图2-2。 实验步骤 ⑴、用游标卡尺等工具测定并记录试件的几何参数：试件外径为d1，管长L1，外壳内径为d2，管长L2,右端开口长度d3，开口半圆半径R3。 ⑵、将试件装入实验设备中：用扳手将左侧密封盖打开，将热电偶测温点固定在试件上，然后将试件穿过加热棒固定，最后用密封盖密封。与此同时连接好相关的仪表仪器，做好准备工作。 ⑶、开启真空泵，打开真空保持阀，观察真空表，系统中形成真空后先关闭真空阀，再关闭真空泵。开启加热电源，调整调压旋钮，将电压调到预设初值。经过一段时间（一般2个小时），观察温度表，待温度基本不再变化时，记录温度及电加热器的电流电压等数据。 ⑸、数据测定，每间隔2个小时记录温度，电流和电压数据。有的实验设备密封性不好，测完数据后，再抽一次气，使空腔内保持真空状态。 ⑷、测完所有数据后，关闭加热电源，打开通大气阀，使空腔通大气散热。 ⑹、实验完毕，用扳手将左端密封盖卸下，实验刚做完时，试件温度很高，等到试件温度降到常温时，缓慢将试件取出，卸下热电偶，再将试件放回原位，最后整理好试验现场。 ⑺、对数据进行分析、整理