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DB-ZFF中温法向辐射率测量仪实验指导书

  
DB-ZFF 中温法向辐射率测量仪实验指导书

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 F2ψ2.33Eb.3 F3)
因为F1= F333;ψ3.21.2 又根据角系数的互换性F2ψ2.3= F3ψ3.2 ,则:
 q3=Qnet.3/F33(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.31.2=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
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——代测物体(受体)的黑度。
*——受体与环境的温差。
*0——黑体与环境的温差。
T——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——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=74K             T0=(135+273)K
   ΔT0=110K             T/=(259+273)K
   T=(261+273)K    T=(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。
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