中温辐射黑度测试仪.doc

中温辐射黑度测试仪实验指导书一、实验目的 用比较法定量地测定中温辐射时物体的黑度。二、原理概述由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求物体i的纯换热量Qnet，i （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面的黑度。 k面对i面的角系数。 k面的有效辐射力。 i面的辐射力。 i面的吸受率。 i面面积。根据本实验的设备情况，可以认为：1热源1、黑体腔体2为黑体。2热源1，黑体腔体2、待测物体（受体）3，它们表面上的温度均匀（图1） 1 热源 2 黑体腔体 3 待测物体（受体）图1 因此，公式（1）可写成：Qnet.3 = 3(Eb1F11.3+Eb.2F22.3 3Eb3F3因为：F1=F3；3=3；3.2=1.2。又根据角系数的互换性F22.3=F33.2，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和黑体腔体2的表面温度一致时，Eb1=Eb2 ,并考虑到，体系1，2，3，为封闭系统，则：由此，（4）式可写成： （5）式中称为斯蒂芬波尔茨曼常数，其职位5.7.10-8W/m2.K4 。对不同待测物体（受体）a,b的黑度为： ； 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2所示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表 6- 黑体腔体左加热电压表 7- 热源加热电压表 8- 热源电压旋钮9- 黑体腔体左电压旋钮 10-黑体腔体右电压旋钮 11- 测温接线柱12- 测温转换开关 13- 电源开关图2热源腔体具有一个测温热电偶，传导腔体有二个热电偶，受体有一个热电偶，它们都可以通过琴健转换开关来切换。四、实验方法和步骤本仪器用比较法定量地测定被测物体的黑度，具体方法是通过三组加热器电压的调整(热源一组，黑体腔体二组)，使热源和黑体腔体的测温点稳定在同一温度上，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，但表面薰黑)两种状态的受体在相同的温度条件下，分别测出受到辐射后的受体温度，就可按公式计算出待测物体的黑度。具体步骤如下：1将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)靠紧黑体腔体。 2用导线将仪器上的测温接线柱11与电位差计(用户自备)上的。“未知”接线柱“+”“一”极联接好。按电位差计使用方法进行谓零、校准并选好量程(档)。3接通电源，调整热源、黑体腔体左和黑体腔体右的调温旋钮，使其相应的电压表指针调至红点位置，加热约40分钟左右，通过测温转换开关，测试热源、黑体腔体左、黑体腔体右的温度，并根据测得的温度，微调相应电压旋钮使其三点温度尽量一致。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，记下一组数据。“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)或蜡烛将受体薰黑，然后重复以上实验，测得第二组数据。将两组数据代入公式即可得出待测物体的黑度。五、注意事项1热源及腔体的温度不宜超过200。2每次做原始状态试验时，建议用汽油或酒精将待测物体表面擦净，否则，试验结果将有较大出入。六、实验所用计算公式根据(6)式本实验所用计算公式为： （8）式中： 相对黑体的黑度，该值可假设为1。 待测物体（受体）的黑度。 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。 受体为被测物体时热源的绝对温度。 To 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）Ao 实验数据序号No热源mv传导 mv受体（紫铜光面）mv备 注12室温为251239.509.529.529.509.529.519.709.669.713.123.023.03平均234+25=25974+25=99序号No热源mv传导 mv受体（紫铜熏黑）mv121239.519.529.539.609.669.659.719.729.714.544.504.53平均236+25=261110+25=135Bo 实验结果由实验数据得： = 74K To=（135