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2022-11-05 09:14

DB-ZFF中溫法向輻射率測量儀實驗指導書

DB-ZFF中溫法向輻射率測量儀實驗指導書

一、實驗目的
用比較法,定性地測量中溫輻射時物體黑度ε。
二、原理概述
由n個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Qnet.i
(1)
式中:
Qnet.i——i面的凈輻射換熱量。
Qabs.i——i面從其他表面的吸熱量。
Qe.i——i面本身的輻射熱量。
εi ——i面的黑度。
ψi(dk)——k面對i面的角系數(shù)。
Eeff.k——k面有效的輻射力。
Eb.i——i面的輻射力。
—— i面的吸收率。
Fi——i面的面積。
根據(jù)本實驗的設備情況,可以認為:
1、傳導圓筒2為黑體。
2、熱源。傳導圓筒2。待測物體(受體)3,它們表面上的溫度均勻(圖1)。

圖一輻射換熱簡圖
1—熱源 2—傳導圓筒 3—待測物體
因此,公式(1)可寫成:
Qnet.3=3(Eb.1 F1ψi.3+ Eb.2 F2ψ2.3+ε3Eb.3 F3)
因為F1= F3;3=ε3;ψ3.2=ψ1.2又根據(jù)角系數(shù)的互換性F2ψ2.3= F3ψ3.2,則:
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與環(huán)境主要以自然對流方程換熱,因此:
q3=(t3-tf) (3)
式中:——換熱系數(shù)
t3——待測物體(受體)溫度
tf——環(huán)境溫度
由(2)、(3)式得:
(4)
當熱源1和黑體圓筒2的表面溫度一致時,Eb1=Eb2,并考慮到,體系1,2,3,為封閉系統(tǒng),則:
ψi.3+ψ1.2=1
由此,(4)式可寫成:
(5)
式中σb稱為斯蒂芬——玻爾茨曼常數(shù),其值為5.7×10-8w/m2k4。
對不同待測物體(受體)a,b的黑度ε為:
;

設aa=ab,則:
(6)
當b為黑體時,εb≈1,(6)式可寫成:
(7)
四、實驗方法和步驟
本實驗儀器用比較法定性地測定物體的黑度,具體方法是通過對三組加熱器電壓的調(diào)整(熱源一組,傳導體二組),使熱源和傳導體的測量點恒定在同一溫度上,然后分別將“待測”(受體為待測物體,具有原來的表面狀態(tài))和“黑體”(受體仍為待測物體,但表面薰黑)兩種狀態(tài)的受體在恒溫條件下,測出受到輻射后的溫度,就可按公式計算出待測物體的黑度。
具體步驟如下:
1、熱源腔體和受體腔體(使用具有原來表面狀態(tài)的物體作為受體)靠緊傳導體。
2、接通電源,拉開溫度設定旋鈕使其設定到試驗所需溫度,設定完成后推進溫度設定旋鈕,系統(tǒng)自動跟蹤設定溫度。
3、系統(tǒng)進入恒溫后(各測溫點基本接近,且在五分鐘內(nèi)各點溫度波動小于3℃),開始測試受體溫度,當受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時,計下一組數(shù)據(jù)。“待測”受體實驗結束。
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,然后重復以上實驗,測得第二組數(shù)據(jù)。
將兩組數(shù)據(jù)代入公式即可得出代測物體的黑度ε受。
五、注意事項
1、熱源及傳導的溫度不宜超過95℃。
2、每次做原始狀態(tài)實驗時,建議用汽油或酒精將代測物體表面擦凈,否則,試驗結果將有較大出入。
六、試驗所用計算公式
根據(jù)(6)式本實驗所用計算公式為:
(8)
式中: ε0——相對黑體的黑度,該值可假設為1。
ε受——代測物體(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——受體為相對黑體時熱源的絕對溫度。
*——受體為被測物體時的熱源絕對溫度。
T0——相對黑體的絕對溫度。
T受——待測物體(受體)的絕對溫度。

七、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理(舉例)
A0實驗數(shù)據(jù)
序號
N0
熱源
傳導 ℃ 受體(紫銅光面)
備注
1 2
1
2
3
        室溫 ℃
平均 ℃      
序號
N0
熱源
傳導 ℃ 受體(紫銅薰黑)
1 2
1
2
3
       
平均 ℃      

B0實驗結果
由實驗數(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ε0=1時,受體紫銅(原來表面狀態(tài))的黑度ε受即為0.58。


1)按鈕功能
按功能/確認鍵后顯示如下:

按+/選擇鍵,選擇自動換屏或換屏時間設定。如選選擇自動換屏按功能/確認鍵顯示如下:

按+/選擇鍵,選擇單項數(shù)椐或選擇全部數(shù)椐。
選擇單項數(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))
確定選項后按功能/確認確認。
如選換屏時間設定。按功能/確認鍵顯示如下:


換屏時隔(5-99秒默認值5秒)
全屏顯示(5-99秒默認值5秒)
用+/選擇鍵或一/手動鍵設定時間。按功能/確認鍵確認。
2)對比度
調(diào)節(jié)液晶屏對比度。
3)+/選擇鍵
當屏幕進入選擇狀態(tài)時,按此鍵進行功能選擇,當選定某項功能后,再按功能/確認鍵確認。
4)一/手動鍵
當進入換屏時隔或者全屏顯示時,由此鍵和+/選擇鍵來調(diào)整時間,非此兩狀態(tài)下此
鍵將取消自動換屏功能轉入手動選擇。
5)溫度設定(電壓設定)
查看設定電壓,拉開電位器屏幕顯示顯示設定電壓此時電壓值是上次所設置值,推進電位器,原電壓設置值不變。如需重新設置電壓值,拉開電位器顯示設定電壓約等5秒后屏幕顯示修改設定電壓時,重新設置所需電壓值,完畢后推進電位器,新設置值存入。


中溫法向幅射率測量儀
實驗目的:
1、利用凈輻射比較法,定性地測量中溫輻射時物體黑度。
2、測出“待測體”和“黑體”(表面已薰黑)兩種狀態(tài)的受體在恒溫條件下受到輻射后的溫度。

主要配置:
發(fā)射體、傳導體,受體:原色受體、表面熏黑受體;溫度顯示分辨率為0.1℃的PT100熱電阻,PID調(diào)節(jié)控溫測溫儀表,50V直流穩(wěn)壓電源,高精度PID調(diào)壓加熱電子集成調(diào)壓模塊,數(shù)顯直流電壓表及電流表,可配套不銹鋼實驗臺等。

技術參數(shù):
1、輸入電源:單相AC220V±10% 50Hz,功率600W。
2、加熱器功率:3組×200W ,加熱溫度:≤100℃。 通過對三組加熱器電壓的調(diào)整使熱源、傳導體的測溫點恒定在一定溫度,然后測量輻射后的溫度。
3、溫度測量:測量系統(tǒng)配置有智能溫度控制儀表(PID調(diào)節(jié)控溫,精度 ±0.2℃),高精度PID調(diào)壓模塊電路。
4、外形尺寸:500×300×400mm,外形為不銹鋼支架。