角系数的测量

1、辐射换热角系数的测定 梁深 一、实验内容： 用角系数测定仪测绘制长方形竖直面对应在水平面上的球面投影，通过坐标纸直接得到投影面积，然后进一步计算出角系数的大小二、实验原理：角系数是辐射换热照明工程以及太阳能利用中经常遇到的重要几何参数，它表示从漫射表面发射的辐射能中到达某一表面的份额。对于一些有规则形状和位置的表面间角系数可以通过计算和查表等方法求得。但对不规则形状和不规则相对位置的表面间角系数，通常只能由实验测定。如图 微元表面dF1对dF2的角系数被表示为 上式也可用下面几何分析法获得。由微元面dF1的中心作投射到微元面dF2周界的射线。再以dF1的中心作半径为R = 1的半球壳，它在dF

2、1所在平面上的投影为一圆形。dF2的周界射线在半球壳切割一微元面dF2图10-12 角系数的图解计算法将微元面dF2投影到dF1所在平面上, 得到投影面积dF2把投影面积dF2用圆面积R2除，就得到 由前述的（10-15）式可知，（10-16）式所表达的正是微元面dF1对dF2的角系数Xd1,d2。这种几何分析的方法同样可以确定微元面dF1对 F2的角系数Xd1,2。这时，由dF1的中心引出射向F2周界的射线，它们在半球壳上切割的面积F2 投影到dF1所在的平面上得到投影面积F2，如图10-12所示。面积F2与圆面积R2之比,则为dF1对F2的角系数。即 如果要求有限面积F1到面积F2的角系数

3、X1，2,可将F1划分成微元面dF1,i,分别求得各微元面dF1,i对面积F2的角系数Xid1,2,然后通过数值积分求得X1,2，即三实验设备及主要技术参数本实验设备由SE1型角系数测量仪和面积测量仪组成。SE1型角系数测量仪的基本结构如图所示，立杆1垂直于表面MN于B点，并可以B点的垂直线为轴而旋转，滑杆套管通过长度为R的两平行连杆2和6始终与表面MN保持垂直，套管中的滑杆3与套管之间是滑动配合，因此滑杆始终垂直表面MN，而且滑杆端头的笔5又始终与表面MN接触。上平行连杆2也是一个扫描目镜筒，内有准星，用于扫描目标的轮廓。在扫描的过程中，A点为假想的球心（微元面dF1所在处），C点的轨迹总是

4、在以A点为球心，以R为半径的半球面上，而滑杆下端的笔可同时画出半球壳上C点的轨迹在底面上的投影。扫描完毕，即可画出一个封闭的图形，其面积即为被扫描的目标（表面F2）在A点（微元面dF1）所在平面 （平行MN）上的投影面积F2。四实验结果及分析1、 原始数据： 2、数据计算3、相对误差4、 误差分析：由于测量时操作的不稳定，导致绘制的图形有偏差，以及仪器内存在摩擦，致使结果出现偏差。五实验步骤为了便于能将测定值与理论计算值进行比较，我们取一块高为、宽为的矩形平面，微元面位置在矩形某一拐角顶点的垂直线上，距离为，如下图所示。1、将角系数测量仪的包装箱盖板取下，平放在桌子上（有定位铜圈的面朝上），并

5、在盖板上帖上坐标纸，纸中间开一圆孔，让定位铜圈露出纸面。然后取出角系数测量仪，将其放置在定位铜圈上。2、将仪器箱的箱底面紧靠盖板，垂直放置（盖板上的箭头与箱体底部表面的箭头对准），箱体底面右上角（或左上角）的矩形图形就是所给出的将要被角系数测量仪扫描的表面。3、将记录笔抬起，双手捂住平衡块，用手指按下红色按钮，角系数测量仪将射出一束红色激光,用激光束对所测量的表面边沿进行扫描。4、待操作熟练后，放下记录笔，耐心、仔细地扫描表面的轮廓线一周，使记录笔在纸面上画出一封闭的图形，然后抬起记录笔。取下坐标纸，数出其面积，将其值除以圆面积,所得值为所测量的角系数。将实验数据请实验指导教师过目,经实验指导教师同意后