传热学三级项目

1、 传热学三级项目传热学三级项目 -固体表面黑度的测定固体表面黑度的测定 组长： 张圭尧 小组成员：苏泽浩 周思宇 张庆勋 习卫娜 指导老师指导老师: 黄黄 文文 报告时间：2013年12月2日1.摘要：摘要： 为了增强学生的动手和思考能力，本项目结合机械设计专业及传热学为了增强学生的动手和思考能力，本项目结合机械设计专业及传热学课程特点，以表面黑度的测试为主要目标，熟悉物体表面黑度的测试原理，课程特点，以表面黑度的测试为主要目标，熟悉物体表面黑度的测试原理，熟练应用三维设计软件对实验试件的设计。实验采取试件测量与图纸绘制，熟练应用三维设计软件对实验试件的设计。实验采取试件测量与图纸绘制，试件的

2、组装以及表面黑度测试试件的组装以及表面黑度测试,通过分析所得数据进行总结，分析影响物体通过分析所得数据进行总结，分析影响物体表面黑度的因素，通过表面黑度的因素，通过PPT讲演稿的形式汇报答辩并撰写书面项目报告。讲演稿的形式汇报答辩并撰写书面项目报告。2.实验目的：实验目的： 本项目以表面黑度的测试为目标，通过理论学习和项目实践，使学生：本项目以表面黑度的测试为目标，通过理论学习和项目实践，使学生：(1)熟悉物体表面黑度的测试原理；熟悉物体表面黑度的测试原理；(2)熟练应用三维设计软件对实验试件的熟练应用三维设计软件对实验试件的设计；（设计；（3）掌握用真空辐射发测定固体表面黑度的实验方法；（）

3、掌握用真空辐射发测定固体表面黑度的实验方法；（4）分析）分析固体表面黑度随温度变化的规律；（固体表面黑度随温度变化的规律；（5）提高实验小组的团队协作能力）提高实验小组的团队协作能力 前提3.实验原理及设备介绍实验原理及设备介绍 1.实验原理实验原理 如图，当一物体放在另一物体的空腔内，且空腔内不存在吸收热辐射的介如图，当一物体放在另一物体的空腔内，且空腔内不存在吸收热辐射的介质时（如空气），彼此以辐射换热方式进行热交换，其辐射换热量为质时（如空气），彼此以辐射换热方式进行热交换，其辐射换热量为：F2F1441201121122100100111TTC FQFF两表面间的辐射换热两表面间的辐射

4、换热 如果如果F1、F2已知，通过实验测量已知，通过实验测量Q12、T1、T2，根据式（根据式（1）试件外表面黑度）试件外表面黑度1可由下式算出：可由下式算出：式中式中 F1试件外表面积（试件外表面积（m2）；）； F2外壳内表面积（外壳内表面积（m2）；）； C0黑体辐射系数，黑体辐射系数，C0=5.67W/m2K4； T1、T2分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度；分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度；44120 1111222100100111TTCFFQF 由于实际物体的辐射情况较为复杂，各种因素对物体表面黑度由于实际物体的辐射情况较为复杂，各种因素对物体表面黑度都会产生影响。要求

5、分析有哪些影响因素，并设自行计实验过程进都会产生影响。要求分析有哪些影响因素，并设自行计实验过程进行测量验证。为了研究表面黑度与温度的变化关系，必须测量不同行测量验证。为了研究表面黑度与温度的变化关系，必须测量不同温度下的黑度值，从而绘制出曲线。温度下的黑度值，从而绘制出曲线。2.实验设备介绍实验设备介绍 实验设备由黑度测定仪本体及三个系统组成。三个系统分别为实验设备由黑度测定仪本体及三个系统组成。三个系统分别为1) 加热系统：包括电加热器、电流表、电压表、调压器、稳压集加热系统：包括电加热器、电流表、电压表、调压器、稳压集成块。成块。2) 真空系统：包括真空泵、真空保持阀、真空表、大气阀以及

6、密真空系统：包括真空泵、真空保持阀、真空表、大气阀以及密封装置。封装置。3) 热电偶测温系统：包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。热电偶测温系统：包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。 本体是由空心圆柱管的试件套在加热棒上，放置于不锈钢外壳本体是由空心圆柱管的试件套在加热棒上，放置于不锈钢外壳中间，两端密封而成。具体量原理及装置如下图中间，两端密封而成。具体量原理及装置如下图2所示。所示。外壳试件热电偶数显温度计电子调压器真空泵真空阀大气阀AV真空表图2 辐射传热实验装置简图3.实验步骤介绍：实验步骤介绍： 1)选择材料并加工成待测试件。用游标卡尺等工具测定尺寸参数：选择材料并加工成待测试件

7、。用游标卡尺等工具测定尺寸参数：试件外径为试件外径为d1，管长，管长L1，外壳内径为，外壳内径为d2，管长，管长L2。 2) 熟悉实验原理后，选择某一试件，进行设备拆装，用扳手将熟悉实验原理后，选择某一试件，进行设备拆装，用扳手将左侧密封盖打开，将热电偶测温点固定在试件表面某一点，然后将试左侧密封盖打开，将热电偶测温点固定在试件表面某一点，然后将试件穿过加热棒固定，最后用密封盖密封。将所用的仪表及测量仪器按件穿过加热棒固定，最后用密封盖密封。将所用的仪表及测量仪器按图连接好，经指导老师同意，开启总电源。图连接好，经指导老师同意，开启总电源。 3) 开启真空泵，打开真空保持阀，使系统中形成真空。

8、观察真开启真空泵，打开真空保持阀，使系统中形成真空。观察真空表，系统中形成真空后可以关闭真空泵。开启加热电源，调整调压空表，系统中形成真空后可以关闭真空泵。开启加热电源，调整调压旋钮，将电压调到预设初值。经过一段时间，观察温度表，待温度基旋钮，将电压调到预设初值。经过一段时间，观察温度表，待温度基本不再变化时，记录温度及电加热器的电流电压等数据。本不再变化时，记录温度及电加热器的电流电压等数据。 4) 关闭加热电源，打开通大气阀，使空腔内通大气散热。关闭加热电源，打开通大气阀，使空腔内通大气散热。 5) 根据初始设定的实验方案，进行其他数据的测定。例如分析根据初始设定的实验方案，进行其他数据的

9、测定。例如分析温度对黑度的影响，需改变加热器的电压，重复第温度对黑度的影响，需改变加热器的电压，重复第3）项，待各点温）项，待各点温度达到新的稳定状态后，记录第二组数据。根据需要依次记录第三组、度达到新的稳定状态后，记录第二组数据。根据需要依次记录第三组、第四组等。第四组等。材料 序号UIT1T2黑度VA锈蚀1160.1647291.172180.2056311.123200.2367330.974220.2575340.915240.2886340.876260.3792411.197280.40 106431.028300.43113441.049320.45 124460.9610340

10、.48 133460.953.5 实验结果分析实验结果分析 通过测量的数据进行分析计算，可得出以下结论：通过测量的数据进行分析计算，可得出以下结论： 固体表面黑度值随着温度的升高而逐渐减少，最后逐渐稳定。固体表面黑度值随着温度的升高而逐渐减少，最后逐渐稳定。4.总结总结 4.1主要结果主要结果 同一试件在不同温度下它表面黑度是不同的，试件表面黑度同一试件在不同温度下它表面黑度是不同的，试件表面黑度随着温度升高整体呈现下降趋势。随着温度升高整体呈现下降趋势。 4.2误差分析：误差分析： 1）实验仪器本身由于长时间的使用可能存在一定的系统误差）实验仪器本身由于长时间的使用可能存在一定的系统误差;

11、2）环境温度会对实验结果产生一定的影响；）环境温度会对实验结果产生一定的影响； 3）实验装置内表面黑度随温度变化，不是定值；）实验装置内表面黑度随温度变化，不是定值； 4）数据记录的时间和间隔不均匀，或是未达到稳定状态就记）数据记录的时间和间隔不均匀，或是未达到稳定状态就记录数据，导致数据记录不准确；录数据，导致数据记录不准确； 5）数据的估读；）数据的估读； 6）实验数据是分配在一天中用两台仪器测得，有所差异。）实验数据是分配在一天中用两台仪器测得，有所差异。4.3工作总结工作总结 通过完成此次项目，我们加深了对黑度测量原理的理解，通过完成此次项目，我们加深了对黑度测量原理的理解，巩固了辐射换热理论知识，同时得到了锻炼动手动脑的机