实验七 固体表面发射率测试.doc

实验七 固体表面发射率测试一、实验目的用比较法定量地测定中温辐射时物体的发射率（黑度）。二、实验原理概述在由n个物体表面组成的辐射换热系统中，利用净辐射方法，可以求物体第i个物体表面的纯换热量为 (1)式中:i面的净辐射换热量。i面从其他表面的吸热量。i面本身的辐射热量。i面的发射率。k面对i面的角系数。k面有效的辐射力。i面的辐射力。i面的吸收率。i面的面积。根据本实验的设备情况，如图1所示，可以认为:1.传导圆筒2为黑体。2.热源1、传导圆筒2、待测物体(受体)3,它们表面上的温度均匀。图1 辐射换热简图1热源2传导圆筒3待测物体因此,公式(1)可写成:因为,又根据角系数的互换性,则: = (2)由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此: (3)式中: -换热系数 -待测物体(受体)温度 -环境温度由(2),(3)式可得: (4)当热源1和黑体圆筒2的表面温度一致时, ,并考虑到,体系1、2、3为封闭系统,则:由此,(4)式可写成: (5)式中称为斯蒂芬玻尔茨曼常数,其值为.对不同待测物体(受体)a,b的发射率为:;设,则: (6)当b为黑体时, ,(6)式可写成: (7)三、实验装置实验装置简图如图2所示:图2实验装置1热源；2黑体腔体；3被测受体；4导轨；5黑体腔体右加热电压；6黑体腔体左电压旋钮；7黑体腔体右电压旋钮；8电源开关；9测温转换开关；10热源电压旋钮；11黑体腔体左加热电压表；12数字温度表；13电源黑体腔体右加热电压表；14测温接线柱；热源腔体具有一个测温电偶,传导腔体有二个热电偶,受体有一个热电偶,它们都可以通过测温转换开关来切换。四、实验方法和步骤本实验仪器用比较法定量的测定物体的发射率,具体方法是通过对三组加热器电压的调整(热源一组,传导体二组),使热源和传导体的测量点恒定在同一温度上,然后分别将“待测”(受体为待测物体,具有原来的表面状态)和“黑体”(受体仍为待测物体,但表面熏黑)两种状态的受体在恒温条件下,测出受到辐射后的温度,就可按公式计算出待测物体的发射率。具体步骤如下:1、热源腔体和受体腔体(使用具有原来表面状态的物体作为受体)靠紧传导体。2、确定数字温度表的接头是否与温度接线柱14相连。3、接通电源,调整热源、传导左、传导右的调温旋钮,使其相应的电压表指针调至一定位置.受热40分钟左右,通过测温转换开关测试热源、传导左、传导右的温度,并根据测得的温度微调相应的电压旋钮,使三点温度尽量一致。4、系统进入恒温后(各测温点基本接近,且在五分钟内各点温度波动小于3),开始测试受体温度,当受体温度五分钟内的变化小于3时,每隔5分钟记下一组数据，共记录3组数据，取平均值。“待测”受体实验结束。5、取下受体,将受体冷却后,用松脂(带有松脂的松木)或蜡烛将受体熏黑,然后重复以上实验,测得第二组数据。6、将两组数据代入公式,即得出待测物体得发射率。五、注意事项1、热源及传导体的温度不宜超过200。2、每次做原始状态实验时,建议用汽油或酒精将待测物体表面擦净,否则,实验结果将有较大误差。六、实验数据处理用计算公式根据(6)式,本实验所用公式为: (8)式中: 相对黑体的发射率,该值可假设为1待测物体(受体)的发射率受体与环境的温差黑体与环境的温差受体为相对黑体时热源的绝对温度受体为被测物体时的热源绝对温度相对黑体的绝对温度待测物体(受体)的绝对温度七、实验数据记录和处理(举例)1、实验数据序号热源传导受体(紫铜光面)备注12123室温为25平均234+25=25974+25=99序号热源传导受体(紫铜熏黑)12123平均236+25=261110+25=1352、实验结果由实验数据得：=74K =（135+273）