教学设备

一、实验目的
用比较法，定性地测量中温辐射时物体黑度ε。
二、原理概述
由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求物体I的纯换热量Qnet.i
(1)
式中：
Qnet.i——i面的净辐射换热量。
Qabs.i——i面从其他表面的吸热量。
Qe.i——i面本身的辐射热量。
εi ——i面的黑度。
ψi(dk)——k面对i面的角系数。
Eeff.k——k面有效的辐射力。
Eb.i——i面的辐射力。
—— i面的吸收率。
Fi——i面的面积。
根据本实验的设备情况，可以认为：
1、传导圆筒2为黑体。
2、热源。传导圆筒2。待测物体（受体）3，它们表面上的温度均匀（图1）。

图一辐射换熱简图
1—热源 2—传导圆筒 3—待测物体
因此，公式（1）可写成：
Qnet.3=3(Eb.1 F1ψi.3+ Eb.2 F2ψ2.3+ε3Eb.3 F3)
因为F1= F3；3=ε3；ψ3.2=ψ1.2又根据角系数的互换性F2ψ2.3= F3ψ3.2，则：
q3=Qnet.3/F3=ε3(Eb.1ψi.3+ Eb.2ψ1.2)－ε3Eb.3
= ε3(Eb.1ψi.3+ Eb.2ψ1.2－Eb.3) （2）
由于受3与环境主要以自然对流方程换热，因此：
q3=(t3－tf) （3）
式中：——换热系数
t3——待测物体（受体）温度
tf——环境温度
由（2）、（3）式得：
（4）
当热源1和黑体圆筒2的表面温度一致时，Eb1=Eb2，并考虑到，体系1，2，3，为封闭系统，则：
ψi.3+ψ1.2=1
由此，（4）式可写成：
（5）
式中σb称为斯蒂芬——玻尔茨曼常数，其值为5.7×10-8w/m2k4。
对不同待测物体（受体）a,b的黑度ε为：
；

设aa=ab,则：
（6）
当b为黑体时，εb≈1，（6）式可写成：
（7）
四、实验方法和步骤
本实验仪器用比较法定性地测定物体的黑度，具体方法是通过对三组加热器电压的调整（热源一组，传导体二组），使热源和传导体的测量点恒定在同一温度上，然后分别将“待测”（受体为待测物体，具有原来的表面状态）和“黑体”（受体仍为待测物体，但表面薰黑）两种状态的受体在恒温条件下，测出受到辐射后的温度，就可按公式计算出待测物体的黑度。
具体步骤如下：
1、热源腔体和受体腔体（使用具有原来表面状态的物体作为受体）靠紧传导体。
2、接通电源，拉开温度设定旋钮使其设定到试验所需温度，设定完成后推进温度设定旋钮，系统自动跟踪设定温度。
3、系统进入恒温后（各测温点基本接近，且在五分钟内各点温度波动小于3℃），开始测试受体温度，当受体温度五分钟内的变化小于3℃时，计下一组数据。“待测”受体实验结束。
4、取下受体，将受体冷却后，用松脂（带有松脂的松木）或蜡烛将受体薰黑，然后重复以上实验，测得第二组数据。
将两组数据代入公式即可得出代测物体的黑度ε受。
五、注意事项
1、热源及传导的温度不宜超过95℃。
2、每次做原始状态实验时，建议用汽油或酒精将代测物体表面擦净，否则，试验结果将有较大出入。
六、试验所用计算公式
根据（6）式本实验所用计算公式为：
（8）
式中： ε0——相对黑体的黑度，该值可假设为1。
ε受——代测物体（受体）的黑度。
受——受体与环境的温差。
0——黑体与环境的温差。
T源——受体为相对黑体时热源的绝对温度。
——受体为被测物体时的热源绝对温度。
T0——相对黑体的绝对温度。
T受——待测物体（受体）的绝对温度。

七、实验数据记录和处理（举例）
A0实验数据

序号 N0	热源 ℃	传导 ℃		受体（紫铜光面） ℃	备注
		1	2
1 2 3					室温 ℃
平均 ℃
序号 N0	热源 ℃	传导 ℃		受体（紫铜薰黑） ℃
		1	2
1 2 3
平均 ℃

B0实验结果
由实验数据得：
ΔT受=74K T0=（135+273）K
ΔT0=110K T/源=（259+273）K
T源=（261+273）K T受=（99+273）K
将以上数据代入（8）式得：

在假设ε0=1时，受体紫铜（原来表面状态）的黑度ε受即为0.58。


1）按钮功能
按功能/确认键后显示如下：

按+/选择键，选择自动换屏或换屏时间设定。如选选择自动换屏按功能/确认键显示如下：

按+/选择键，选择单项数椐或选择全部数椐。
选择单项数据(巡检状态)
选择全部数据(同屏显示全部数据)
确定选项后按功能/确认确认。
如选换屏时间设定。按功能/确认键显示如下：


换屏时隔(5-99秒默认值5秒）
全屏显示（5-99秒默认值5秒）
用+/选择键或一/手动键设定时间。按功能/确认键确认。
2）对比度
调节液晶屏对比度。
3）+/选择键
当屏幕进入选择状态时，按此键进行功能选择，当选定某项功能后，再按功能/确认键确认。
4）一/手动键
当进入换屏时隔或者全屏显示时，由此键和+/选择键来调整时间，非此两状态下此
键将取消自动换屏功能转入手动选择。
5）温度设定（电压设定）
查看设定电压，拉开电位器屏幕显示显示设定电压此时电压值是上次所设置值，推进电位器，原电压设置值不变。如需重新设置电压值，拉开电位器显示设定电压约等5秒后屏幕显示修改设定电压时，重新设置所需电压值，完毕后推进电位器，新设置值存入。