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中溫法向輻射率測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

一、中溫法向輻射率測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
用比較法,定性地測(cè)量中溫輻射時(shí)物體黑度ε。
二、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Qnet.i
 (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。
εi  ——i面的黑度。
ψi(dk)——k面對(duì)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。
Fi——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.傳導(dǎo)圓筒2為黑體。
2.熱源。傳導(dǎo)圓筒2。待測(cè)物體(受體)3,它們表面上的溫度均勻(圖1)。

圖一輻射換熱簡(jiǎn)圖
1—熱源  2—傳導(dǎo)圓筒  3—待測(cè)物體
因此,公式(1)可寫(xiě)成:
Qnet.3=3(Eb.1 F1ψi.3+ Eb.2 F2ψ2.33Eb.3 F3)
因?yàn)镕1= F333;ψ3.21.2 又根據(jù)角系數(shù)的互換性F2ψ2.3= F3ψ3.2 ,則:
q3=Qnet.3/F33(Eb.1ψi.3+ Eb.2ψ1.2)-ε3Eb.3= ε3(Eb.1ψi.3+ Eb.2ψ1.2-Eb.3)(2)
由于受3與環(huán)境主要以自然對(duì)流方程換熱,因此:
q3=(t3tf)(3)
式中:——換熱系數(shù)
t3——待測(cè)物體(受體)溫度
tf——環(huán)境溫度
由(2)、(3)式得:
(4)
當(dāng)熱源1和黑體圓筒2的表面溫度一致時(shí),Eb1=Eb2 ,并考慮到,體系1,2,3,為封閉系統(tǒng),則:ψi.31.2=1
由此,(4)式可寫(xiě)成:
(5)
式中σb稱(chēng)為斯蒂芬——玻爾茨曼常數(shù),其值為5.7×10-8w/m2k4
對(duì)不同待測(cè)物體(受體)a,b的黑度ε為:
;

設(shè)aa=ab,則:
(6)
當(dāng)b為黑體時(shí),εb≈1,(6)式可寫(xiě)成:
(7)
四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟
本實(shí)驗(yàn)儀器用比較法定性地測(cè)定物體的黑度,具體方法是通過(guò)對(duì)三組加熱器電壓的調(diào)整(熱源一組,傳導(dǎo)體二組),使熱源和傳導(dǎo)體的測(cè)量點(diǎn)恒定在同一溫度上,然后分別將“待測(cè)”(受體為待測(cè)物體,具有原來(lái)的表面狀態(tài))和“黑體”(受體仍為待測(cè)物體,但表面薰黑)兩種狀態(tài)的受體在恒溫條件下,測(cè)出受到輻射后的溫度,就可按公式計(jì)算出待測(cè)物體的黑度。
具體步驟如下:
1.熱源腔體和受體腔體(使用具有原來(lái)表面狀態(tài)的物體作為受體)靠緊傳導(dǎo)體。
2.接通電源,拉開(kāi)溫度設(shè)定旋鈕使其設(shè)定到試驗(yàn)所需溫度,設(shè)定完成后推進(jìn)溫度設(shè)定旋鈕,系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤設(shè)定溫度。
3.系統(tǒng)進(jìn)入恒溫后(各測(cè)溫點(diǎn)基本接近,且在五分鐘內(nèi)各點(diǎn)溫度波動(dòng)小于3℃),開(kāi)始測(cè)試受體溫度,當(dāng)受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時(shí),計(jì)下一組數(shù)據(jù)。“待測(cè)”受體實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
4.取下受體,將受體冷卻后,用松脂(帶有松脂的松木)或蠟燭將受體薰黑,然后重復(fù)以上實(shí)驗(yàn),測(cè)得第二組數(shù)據(jù)。
將兩組數(shù)據(jù)代入公式即可得出代測(cè)物體的黑度ε。
五、注意事項(xiàng)
1.熱源及傳導(dǎo)的溫度不宜超過(guò)95℃。
2.每次做原始狀態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí),建議用汽油或酒精將代測(cè)物體表面擦凈,否則,試驗(yàn)結(jié)果將有較大出入。
六、試驗(yàn)所用計(jì)算公式
根據(jù)(6)式本實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算公式為:
(8)
式中:ε0——相對(duì)黑體的黑度,該值可假設(shè)為1。
ε——代測(cè)物體(受體)的黑度。
——受體與環(huán)境的溫差。
0——黑體與環(huán)境的溫差。
T——受體為相對(duì)黑體時(shí)熱源的絕對(duì)溫度。
——受體為被測(cè)物體時(shí)的熱源絕對(duì)溫度。
T0——相對(duì)黑體的絕對(duì)溫度。
T——待測(cè)物體(受體)的絕對(duì)溫度。
七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理(舉例)
A0.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

序號(hào)
N0
熱源
傳導(dǎo)  ℃ 受體(紫銅光面)
備注
1 2
1
2
3
        室溫℃
平均 ℃      
序號(hào)
N0
熱源
傳導(dǎo)  ℃ 受體(紫銅薰黑)
1 2
1
2
3
       
平均 ℃      
B0.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得:
ΔT=74K       T0=(135+273)K
ΔT0=110K       T/=(259+273)K
T=(261+273)K    T=(99+273)K
將以上數(shù)據(jù)代入(8)式得:

在假設(shè)ε0=1時(shí),受體紫銅(原來(lái)表面狀態(tài))的黑度ε即為0.58。

1)按鈕功能
按功能/確認(rèn)鍵后顯示如下:

按+/選擇鍵,選擇自動(dòng)換屏或換屏?xí)r間設(shè)定。如選選擇自動(dòng)換屏按功能/確認(rèn)鍵顯示如下:
按+/選擇鍵,選擇單項(xiàng)數(shù)椐或選擇全部數(shù)椐。
選擇單項(xiàng)數(shù)據(jù)(巡檢狀態(tài))
選擇全部數(shù)據(jù)(同屏顯示全部數(shù)據(jù))
確定選項(xiàng)后按功能/確認(rèn)確認(rèn)。
如選換屏?xí)r間設(shè)定。按功能/確認(rèn)鍵顯示如下:

換屏?xí)r隔(5-99秒默認(rèn)值5秒)
全屏顯示(5-99秒默認(rèn)值5秒)
用+/選擇鍵或一/手動(dòng)鍵設(shè)定時(shí)間。按功能/確認(rèn)鍵確認(rèn)。
2)對(duì)比度
調(diào)節(jié)液晶屏對(duì)比度。
3)+/選擇鍵
當(dāng)屏幕進(jìn)入選擇狀態(tài)時(shí),按此鍵進(jìn)行功能選擇,當(dāng)選定某項(xiàng)功能后,再按功能/確認(rèn)鍵確認(rèn)。
4)一/手動(dòng)鍵
當(dāng)進(jìn)入換屏?xí)r隔或者全屏顯示時(shí),由此鍵和+/選擇鍵來(lái)調(diào)整時(shí)間,非此兩狀態(tài)下此
鍵將取消自動(dòng)換屏功能轉(zhuǎn)入手動(dòng)選擇。
5)溫度設(shè)定(電壓設(shè)定)
查看設(shè)定電壓,拉開(kāi)電位器屏幕顯示顯示設(shè)定電壓此時(shí)電壓值是上次所設(shè)置值,推進(jìn)電位器,原電壓設(shè)置值不變。如需重新設(shè)置電壓值,拉開(kāi)電位器顯示設(shè)定電壓約等5秒后屏幕顯示修改設(shè)定電壓時(shí),重新設(shè)置所需電壓值,完畢后推進(jìn)電位器,新設(shè)置值存入。


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