固體表面黑度的測定

姓名：陳鐵樁100105060028

謝青雄100108040057

王毅恒100104010018

李鵬100101020050

張圣逸100101020059課程名稱：工程傳熱學指導老師：張興中黑度的影響因素以及測定方法實際物體的輻射力與同溫度下的黑體的輻射力的比值稱為實際物體的黑度。本項目應用真空輻射法測定固體表面的黑度，首先設計一個已知長度和直徑的工件，將其放入另一物體的空腔內，并且空腔內不存在吸收熱輻射的介質（如空氣），本實驗為真空，彼此之間以輻射換熱方式進行熱交換，計算換熱量，調節試件外表面溫度，分析固體表面黑度隨溫度的變化規律。實驗采用真空輻射換熱法。實驗設備由黑度測定分析儀本體及三個系統組成。三個系統分別為1）加熱系統：包括電加熱器、電流表、電壓表、調壓器、穩壓集成塊。2）真空系統：包括真空泵、真空保持閥、真空表、大氣閥以及密封裝置。3）熱電偶測溫系統：包括外殼及試件上的熱電偶、數顯濕度表。本體是由圓柱管的試件及外殼組成。鍛壓的基本生產方式實驗系統的組成實驗裝置簡圖本實驗裝置的外殼內表面黑度取ε2=0.6。具體測量原理及裝置參見圖1。黑度的計算公式以及各個物理量的物理意義

當一物體放在另一物體的空腔內，且空腔內不存在吸收輻射換熱的介質時（如空氣），彼此以輻射換熱方式進行熱交換，其輻射換熱量由下式計算：

式中F1——試件外表面積（㎡）；F2——外殼內表面積（㎡）；C0——黑體輻射系數，C0=5.67W/m2K4；T1、T2——分別為試件外表面和外殼內表面的絕對溫度，K；ε1、ε2——分別為試件外表面和外殼內表面的黑度。化簡后黑度的計算公式當F1、F2已知，通過實驗測量Q12、T1、T2，根據式（1）試件外表面黑度ε1可由下式算出：

實驗步驟1）將所用的儀器及測量儀器按圖-1連接好，經指導老師同意，開啟電源。2）開啟真空泵，打開真空保持閥，使系統中形成真空。觀察真空表，系統中形成真空后可以關閉真空泵。開啟加熱電源，調整調壓旋鈕，將電壓調到預設初值。3）經過一段時間，觀察溫度表，待溫度基本不再變化時記錄第一組溫度及電加熱器的電壓電流。4）改變電壓器的電壓，待各點溫度達到新的穩定狀態后，記錄第二組數據。重復第四項，然后記錄第三組數據。5）打開通大氣閥，使空腔內通大氣散熱。最后實驗完畢，切斷電源，整理好實驗現場。實驗中記錄的數據根據實驗結果繪制的圖形實驗結果分析理論上實驗測試的試件表面黑度在試驗溫度范圍內50℃—160℃內隨溫度上升呈波動狀變化，但并非周期性波動。隨溫度升高試件表面黑度波動幅值變小并有向某一確定值靠近的趨勢但由于存在誤差實驗測量表明試件表面黑度隨溫度上升呈現下降趨勢，并且下降趨勢的快慢隨著材料的不同而不同。實驗誤差分析1.實驗儀器本身由于精密程度的限制及測量原理的約束可能存在一定的系統誤差。2.環境溫度會對實驗測量產生一些影響。3.實驗數據是分配在一天中用兩臺儀器測得有所差異，可能引起一些誤差。4真空條件不能百分之百保證會造成測量誤差實驗試件測繪的二維圖實驗試件測繪的三維圖感想通過這次實驗，增強了我們的動手能力和實踐能力，認識了團隊精神的重要性和科學研究的嚴謹性，掌握了新型的思維方法，認識了解了不同固體表面黑度隨溫度的變化規律。黑度是衡量物體表面輻射換熱能力的一個重要指標，在工業生產中有廣泛應用，了解掌握這一知識很有必要，學有所用樂在其中，在此小組成員十分感謝老師的辛勤和耐心的指導。參