主頁(yè) > 技術(shù)文章 > 中溫法向輻射率測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 2024-09-02

中溫法向輻射率測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

一、中溫法向輻射率測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
用比較法，定性地測(cè)量中溫輻射時(shí)物體黑度ε。
二、原理概述
由n個(gè)物體組成的輻射換熱系統(tǒng)中，利用凈輻射法，可以求物體I的純換熱量Q_net.i
(1)
式中：
Q_net.i——i面的凈輻射換熱量。
Q_abs.i——i面從其他表面的吸熱量。
Q_e.i——i面本身的輻射熱量。
ε_i——i面的黑度。
ψ_i(dk)——k面對(duì)i面的角系數(shù)。
E_eff.k——k面有效的輻射力。
E_b.i——i面的輻射力。
—— i面的吸收率。
F_i——i面的面積。
根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)備情況，可以認(rèn)為：
1.傳導(dǎo)圓筒2為黑體。
2.熱源。傳導(dǎo)圓筒2。待測(cè)物體（受體）3，它們表面上的溫度均勻（圖1）。

圖一輻射換熱簡(jiǎn)圖
1—熱源 2—傳導(dǎo)圓筒 3—待測(cè)物體
因此，公式（1）可寫成：
Q_net.3=₃(E_{b.1 F1}ψ_i.3+ E_{b.2 F2}ψ_2.3+ε₃E_{b.3 F3})
因?yàn)镕₁= F₃；₃=ε₃；ψ_3.2=ψ_1.2 又根據(jù)角系數(shù)的互換性F₂ψ_2.3= F₃ψ_3.2 ，則：
q₃=Q_net.3/F₃=ε₃(E_b.1ψ_i.3+ E_b.2ψ_1.2)－ε₃E_b.3= ε₃(E_b.1ψ_i.3+ E_b.2ψ_1.2－E_b.3)（2）
由于受3與環(huán)境主要以自然對(duì)流方程換熱，因此：
q₃=(t₃t_f)（3）
式中：——換熱系數(shù)
t₃——待測(cè)物體（受體）溫度
t_f——環(huán)境溫度
由（2）、（3）式得：
（4）
當(dāng)熱源1和黑體圓筒2的表面溫度一致時(shí)，E_b1=E_b2 ，并考慮到，體系1，2，3，為封閉系統(tǒng)，則：ψ_i.3+ψ_1.2=1
由此，（4）式可寫成：
（5）
式中σ_b稱為斯蒂芬——玻爾茨曼常數(shù)，其值為5.7×10^-8w/m²k⁴。
對(duì)不同待測(cè)物體（受體）a,b的黑度ε為：
；

設(shè)a_a=a_b,則：
（6）
當(dāng)b為黑體時(shí)，ε_b≈1，（6）式可寫成：
（7）
四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟
本實(shí)驗(yàn)儀器用比較法定性地測(cè)定物體的黑度，具體方法是通過(guò)對(duì)三組加熱器電壓的調(diào)整（熱源一組，傳導(dǎo)體二組），使熱源和傳導(dǎo)體的測(cè)量點(diǎn)恒定在同一溫度上，然后分別將“待測(cè)”（受體為待測(cè)物體，具有原來(lái)的表面狀態(tài)）和“黑體”（受體仍為待測(cè)物體，但表面薰黑）兩種狀態(tài)的受體在恒溫條件下，測(cè)出受到輻射后的溫度，就可按公式計(jì)算出待測(cè)物體的黑度。
具體步驟如下：
1.熱源腔體和受體腔體（使用具有原來(lái)表面狀態(tài)的物體作為受體）靠緊傳導(dǎo)體。
2.接通電源，拉開溫度設(shè)定旋鈕使其設(shè)定到試驗(yàn)所需溫度，設(shè)定完成后推進(jìn)溫度設(shè)定旋鈕，系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤設(shè)定溫度。
3.系統(tǒng)進(jìn)入恒溫后（各測(cè)溫點(diǎn)基本接近，且在五分鐘內(nèi)各點(diǎn)溫度波動(dòng)小于3℃），開始測(cè)試受體溫度，當(dāng)受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時(shí)，計(jì)下一組數(shù)據(jù)。“待測(cè)”受體實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
4.取下受體，將受體冷卻后，用松脂（帶有松脂的松木）或蠟燭將受體薰黑，然后重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，測(cè)得第二組數(shù)據(jù)。
將兩組數(shù)據(jù)代入公式即可得出代測(cè)物體的黑度ε_受。
五、注意事項(xiàng)
1.熱源及傳導(dǎo)的溫度不宜超過(guò)95℃。
2.每次做原始狀態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，建議用汽油或酒精將代測(cè)物體表面擦凈，否則，試驗(yàn)結(jié)果將有較大出入。
六、試驗(yàn)所用計(jì)算公式
根據(jù)（6）式本實(shí)驗(yàn)所用計(jì)算公式為：
（8）
式中：ε₀——相對(duì)黑體的黑度，該值可假設(shè)為1。
ε_受——代測(cè)物體（受體）的黑度。
_受——受體與環(huán)境的溫差。
₀——黑體與環(huán)境的溫差。
T_源——受體為相對(duì)黑體時(shí)熱源的絕對(duì)溫度。
——受體為被測(cè)物體時(shí)的熱源絕對(duì)溫度。
T₀——相對(duì)黑體的絕對(duì)溫度。
T_受——待測(cè)物體（受體）的絕對(duì)溫度。
七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理（舉例）
A₀.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

序號(hào)

N₀
熱源
℃ 傳導(dǎo) ℃ 受體（紫銅光面）
℃ 備注

1 2

1
2
3 室溫℃

平均 ℃

序號(hào)
N₀ 熱源
℃ 傳導(dǎo) ℃ 受體（紫銅薰黑）
℃

1 2

1
2
3

平均 ℃

B₀.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：
ΔT_受=74K       T₀=（135+273）K
ΔT₀=110K       T^/_源=（259+273）K
T_源=（261+273）K    T_受=（99+273）K
將以上數(shù)據(jù)代入（8）式得：

在假設(shè)ε₀=1時(shí)，受體紫銅（原來(lái)表面狀態(tài)）的黑度ε_受即為0.58。

1)按鈕功能
按功能/確認(rèn)鍵后顯示如下：

按+/選擇鍵，選擇自動(dòng)換屏或換屏?xí)r間設(shè)定。如選選擇自動(dòng)換屏按功能/確認(rèn)鍵顯示如下：
按+/選擇鍵，選擇單項(xiàng)數(shù)椐或選擇全部數(shù)椐。
選擇單項(xiàng)數(shù)據(jù)(巡檢狀態(tài))
選擇全部數(shù)據(jù)(同屏顯示全部數(shù)據(jù))
確定選項(xiàng)后按功能/確認(rèn)確認(rèn)。
如選換屏?xí)r間設(shè)定。按功能/確認(rèn)鍵顯示如下：

換屏?xí)r隔(5-99秒默認(rèn)值5秒）
全屏顯示（5-99秒默認(rèn)值5秒）
用+/選擇鍵或一/手動(dòng)鍵設(shè)定時(shí)間。按功能/確認(rèn)鍵確認(rèn)。
2)對(duì)比度
調(diào)節(jié)液晶屏對(duì)比度。
3)+/選擇鍵
當(dāng)屏幕進(jìn)入選擇狀態(tài)時(shí)，按此鍵進(jìn)行功能選擇，當(dāng)選定某項(xiàng)功能后，再按功能/確認(rèn)鍵確認(rèn)。
4)一/手動(dòng)鍵
當(dāng)進(jìn)入換屏?xí)r隔或者全屏顯示時(shí)，由此鍵和+/選擇鍵來(lái)調(diào)整時(shí)間，非此兩狀態(tài)下此
鍵將取消自動(dòng)換屏功能轉(zhuǎn)入手動(dòng)選擇。
5)溫度設(shè)定（電壓設(shè)定）
查看設(shè)定電壓，拉開電位器屏幕顯示顯示設(shè)定電壓此時(shí)電壓值是上次所設(shè)置值，推進(jìn)電位器，原電壓設(shè)置值不變。如需重新設(shè)置電壓值，拉開電位器顯示設(shè)定電壓約等5秒后屏幕顯示修改設(shè)定電壓時(shí)，重新設(shè)置所需電壓值，完畢后推進(jìn)電位器，新設(shè)置值存入。

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序號(hào) N₀	熱源 ℃	傳導(dǎo) ℃		受體（紫銅光面） ℃	備注
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1 2 3					室溫℃
平均 ℃
序號(hào) N₀	熱源 ℃	傳導(dǎo) ℃		受體（紫銅薰黑） ℃
		1	2
1 2 3
平均 ℃