量熱技術(shù)和熱物性測(cè)定第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/241輻射是傳熱的三種基本方式之一，其主要特點(diǎn)是：任何物體，只要溫度高于0K，就會(huì)不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；不需中間介質(zhì)，可以在真空中傳播；伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變；具有強(qiáng)烈的方向性；輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)；發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/242第七章熱輻射性質(zhì)熱輻射的本質(zhì)：由熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞的能量；波長(zhǎng)范圍0.1μm～100μm，即紫外、可見光和紅外。2025/6/243熱輻射性質(zhì)主要有：發(fā)射率、吸收率、反射率、透過(guò)率發(fā)射率ε物質(zhì)在一定溫度下所輻射的熱能與黑體在同溫度下所輻射的能量之比。表征物體輻射能力的強(qiáng)弱。物質(zhì)發(fā)射率的大小，除了與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、溫度等有關(guān)外，在很大程度上還取決于物體表面狀態(tài)，因此，嚴(yán)格的說(shuō)發(fā)射率與比熱、導(dǎo)熱系數(shù)不同，它并不是表征物質(zhì)屬性的物理量，除非表面是高度拋光的潔凈光學(xué)表面。第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/244發(fā)射率ε的測(cè)量1.光譜法向發(fā)射率ελ,n(λ,T)表示與物體表面垂直方向的發(fā)射率。輻射計(jì)法利用單色儀或分光光度計(jì)獲得待測(cè)表面的發(fā)射輻射在不同波長(zhǎng)處的單色輻射，用探測(cè)器測(cè)定其信號(hào)，用同樣的方法對(duì)同溫度的黑體單色輻射進(jìn)行測(cè)定，比較兩次測(cè)量結(jié)果可得ελ,n。第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/245第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/246發(fā)射率ε的測(cè)量1.光譜法向發(fā)射率ελ,n(λ,T)表示與物體表面垂直方向的發(fā)射率。輻射計(jì)法試樣的光譜法向輻射強(qiáng)度和黑體的光譜輻射強(qiáng)度分別為Iλ,n和Iλ,b；試樣光路和參比光路各零件輻射強(qiáng)度為Iλ,s,L和Iλ,b,L且認(rèn)為二者相等。

第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/247發(fā)射率ε的測(cè)量輻射計(jì)法探測(cè)器對(duì)樣品和黑體輻射的輸出信號(hào)之比為：將加熱樣品爐從試樣光路移去，有：

1-(2)式得：(1)與(2)式相減得：

第七章熱輻射性質(zhì)(2)(3)(4)(1)2025/6/248發(fā)射率ε的測(cè)量輻射計(jì)法則樣品的光譜法向發(fā)射率為：

第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/249發(fā)射率ε的測(cè)量2.光譜定向發(fā)射率ελ,θ(λ,T)表示與物體表面特定方向的發(fā)射率。

第七章熱輻射性質(zhì)AB水冷樣品熱腔熱腔反射率法熱腔為圓筒形空腔，溫度均勻，近似為黑體。將水冷的樣品受到來(lái)自腔壁的黑體輻射的半球向照射。通過(guò)腔底小孔可使單色儀分別探測(cè)來(lái)自樣品的反射和腔體的輻射。2025/6/2410發(fā)射率ε的測(cè)量熱腔反射率法樣品反射輻射信號(hào)正比于樣品在半球向漫照射下的光譜反射輻射強(qiáng)度Iλ,θr,h腔體壁輻射信號(hào)正比于均勻分布于半球空間對(duì)樣品的光譜投射輻射強(qiáng)度Iλ,i

第七章熱輻射性質(zhì)AB水冷樣品熱腔樣品在反射方向θr、Φr的亮度系數(shù)為：2025/6/2411發(fā)射率ε的測(cè)量熱腔反射率法而半球向漫照時(shí)，光譜半球向－定向反射率為：

根據(jù)：可得光譜定向發(fā)射率ελ,θ第七章熱輻射性質(zhì)AB水冷樣品熱腔同時(shí)光譜定向照射下的半球向反射率和光譜半球向漫射照射下的定向反射率相等：2025/6/2412發(fā)射率ε的測(cè)量3.全波長(zhǎng)法向發(fā)射率εn指法向所有波長(zhǎng)的平均發(fā)射率。

第七章熱輻射性質(zhì)基本原理：用熱輻射接收器在相同條件下接收待測(cè)表面和標(biāo)準(zhǔn)表面(黑體)的熱輻射能，比較后求出εn。2025/6/2413發(fā)射率ε的測(cè)量3.全波長(zhǎng)法向發(fā)射率εn指法向所有波長(zhǎng)的平均發(fā)射率。

第七章熱輻射性質(zhì)接收器對(duì)樣品輻射的輸出信號(hào)為：M為儀器常數(shù)。若以黑體替代樣品，有：得：2025/6/2414發(fā)射率ε的測(cè)量4.全波長(zhǎng)半球向發(fā)射率εh指所有方向和波長(zhǎng)的平均發(fā)射率。是工程應(yīng)用中最重要的熱輻射性質(zhì)。通常采用卡計(jì)法測(cè)量。

第七章熱輻射性質(zhì)穩(wěn)態(tài)卡計(jì)法只能測(cè)量某一溫度下的値對(duì)樣品(金屬)直接通電加熱，溫度穩(wěn)定后，試樣軸向恒溫段與腔體間的換熱量為：真空恒溫腔分母是阻值2025/6/2415發(fā)射率ε的測(cè)量4.全波長(zhǎng)半球向發(fā)射率εh穩(wěn)態(tài)卡計(jì)法常溫或低溫測(cè)量時(shí)，可采用此裝置。測(cè)量原理不變。

第七章熱輻射性質(zhì)2025/6/2416發(fā)射率ε的測(cè)量4.全波長(zhǎng)半球向發(fā)射率εh瞬態(tài)卡計(jì)法可在較寬溫度范圍內(nèi)測(cè)量原理：使受熱試樣在真空腔中冷卻，測(cè)定冷卻速率，若已知試樣比熱和質(zhì)量，則可確定試樣表面的輻射熱損速率，并由此得εh

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第七章熱輻射性質(zhì)T為試樣溫度，內(nèi)部溫度均勻，采用集總熱容法處理2025/6/2417發(fā)射率ε的測(cè)量4.全波長(zhǎng)半球向發(fā)射率εh瞬態(tài)卡計(jì)法原理：使受熱試樣在真空腔中冷卻，測(cè)定冷卻速率，若已知試樣比熱和質(zhì)量，則可確定試樣表面的輻射熱損速率，并由此得εh

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第七章熱輻射性質(zhì)常溫或低溫測(cè)量2025/6/2418發(fā)射率ε的測(cè)量4