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中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)裝置的介紹及使用說明
2024-09-06
中溫法向輻射率測量儀實(shí)驗(yàn)裝置的介紹及使用說明
實(shí)驗(yàn)裝置如下圖1所示,包括實(shí)物和電氣控制部分。實(shí)物由絕熱腔體和溫度傳感器,熱源,傳導(dǎo)體,受體組成。通過溫控儀監(jiān)控溫度,調(diào)壓旋鈕及調(diào)壓模塊來調(diào)節(jié)加熱器的功率。
圖1
一、對象組成
由可移動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、絕熱腔體、溫度傳感器、熱源、傳導(dǎo)體、受體等組成。
溫度傳感器:PT100。
電加熱棒:規(guī)格AC 220V/220W。
二、控制系統(tǒng)
由控制屏、漏電保護(hù)器、溫控儀、指示燈、按鈕開關(guān)、交流調(diào)壓模塊等組成。
三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
用比較法,定性地測量中溫輻射時(shí)物體黑度ε。
四、原理概述
由n個(gè)物體組成的輻射換熱系統(tǒng)中,利用凈輻射法,可以求物體I的純換熱量
:
(1)
式中:
Qnet.i
——
i
面的凈輻射換熱量。
Qabs.i
——
i
面從其他表面的吸熱量。
Qe.i
——
i
面本身的輻射熱量。
ε
i
——
i
面的黑度。
X
i
(
dk
)——
k
面對
i
面的角系數(shù)。
Eeff.k
——
k
面有效的輻射力。
Eb.i
——
i
面的輻射力。
——
i
面的吸收率。
F
i
——
i
面的面積。
根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)備情況,可以認(rèn)為:
1. 熱源腔體端面1和傳導(dǎo)圓筒2為黑體。
2. 熱源腔體端面1,傳導(dǎo)圓筒2,受體3,它們表面上的溫度均勻(圖1)。
圖2 輻射換熱簡圖
1—熱源腔體端面 2—傳導(dǎo)圓筒 3—受體
因此,公式(1)可寫成:
2,3,為封閉系統(tǒng),則:
五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1. 中溫法向輻射率測量儀
2. 中溫法向輻射率測量對象
六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟
本實(shí)驗(yàn)儀器用比較法定性地測定物體的黑度,具體方法是通過改變?nèi)M加熱源溫度(熱源一組,傳導(dǎo)體二組),使熱源和傳導(dǎo)體的測量點(diǎn)穩(wěn)定在同一溫度上,然后分別測出“待測物體”和“黑體”兩種受體在恒溫條件下受到輻射后的溫度,再根據(jù)公式計(jì)算出“待測物體”的黑度。
具體步驟如下:
1. 接通電源,調(diào)整熱源、傳導(dǎo)體左、傳導(dǎo)體右加熱棒的調(diào)壓旋鈕,使熱源溫度處在某一溫度下,通過溫控儀測量熱源、傳導(dǎo)體左、傳導(dǎo)體右的溫度,并根據(jù)測得的溫度微調(diào)相應(yīng)的調(diào)壓旋鈕,使三點(diǎn)溫度盡量一致。(建議電壓調(diào)節(jié)范圍30V~70V,溫度調(diào)節(jié)范圍60℃~80℃。)
2. 系統(tǒng)溫度穩(wěn)定(各測溫點(diǎn)基本接近,誤差不超過2℃,且在五分鐘內(nèi)各點(diǎn)溫度波動(dòng)小于3℃)后,開始記錄受體溫度,當(dāng)受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時(shí),記下一組數(shù)據(jù),分別為熱源溫度,傳導(dǎo)體左測溫度,傳導(dǎo)體右測溫度,受體溫度。
3. 取下“待測物體”,將受體更換為“黑體”,然后重復(fù)以上實(shí)驗(yàn),測得第二組數(shù)據(jù)。將兩組數(shù)據(jù)代入公式(8)即可得出待測物體的黑度
,即待測物體輻射率為
。
七、注意事項(xiàng)
1. 熱源及傳導(dǎo)體的溫度不可超過95℃,熱源及傳導(dǎo)體調(diào)節(jié)電壓不宜超過100V;實(shí)驗(yàn)過程中不要直接和腔體接觸,以免燙傷。
2. 做實(shí)驗(yàn)時(shí),熱源腔體和“待測物體”的腔體要緊密接觸,不能有縫隙。
3. 在做實(shí)驗(yàn)前,需檢查待測物體表面及黑體表面,確保待測物體表面光潔,否則用酒精將表面擦凈;確保黑體表面黑度均勻,否則用蠟燭進(jìn)行表面熏黑。
八、實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算公式
九、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理
十、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
分析腔體內(nèi)溫度的分布情況對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
十一、思考題
1. 分析隨著熱源溫度的升高,受體黑度的變化規(guī)律。
2. 分析熱源與受體之間的距離改變對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
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