一、中温法向辐射率测量仪实验目的

用比较法,定性的测量中温辐射时物体的黑度ε。

二、实验原理

用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

Qnet.i = Qabs.i－Qei

=di∫FKEeƒƒkψ(dk)idFk－εiEb.iFi          (1)

式中:Qnet.i — i面的净辐射换热量。

Qabs — i面从其他表面的吸热量。

Qei — i面本身的辐射热量。

εi — i面的黑度。

ψdki — k面对i面的角系数。

Eeff.k — k面的有效辐射力。

Ebi — i面的辐射力。

di — i面的吸受率。

Fi — i面的面积。

根据本实验的设备情况,可以认为:

1、热源1,传导园筒2为黑体。

2、热源1,传导筒2,待测物体(受力)3。它们表面上的温度均匀(见附图)因此公式(1)可写成:

Qnet.3=α3(EblFlψl.3＋Eb.2F2ψ2.3 －ε3Eb3F3)  

因为:F1=F3；α3=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.1ψ1.3＋Eb.2ψ1.2 －ε3Eb3)

=ε3(Eb.1ψ1.3＋Eb.2ψ1.2－Eb3)             (2)

由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此:

q3=α(t3 － tƒ)                 (3)

式中:α — 换热系数

t3 — 待测物体(受力)温度

tƒ — 环境温度

由(2)、(3)式可得:

当热源1和黑体园筒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:(ψ1.3＋ψ1.2)=l

由此,(4)式可写成:

式中σb称为肆蒂芬—玻尔茨曼常数，其值为5.7.10ˉ³w/m².k⁴。

对不同待测物体(受力)a，b的黑度ε为:

三、实验装置

实验装置如图所示

 

热源具有一个测温热电偶,传导腔体有两个热电偶,受体有一个热电偶,它们都可以通过仪表显示。

四、 实验方法和步骤

本仪器用比较法定性的测定物体的黑度,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温点恒定在同一温度上,然后分别将“待测”(受体为待测物体,具有原来的表面态度)和“黑体”(受体仍为待测物体,但表面薰黑)两种状态的受体在相同的时间接受热辐射,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。

为了测试成功,最好在实测前对热源和传导体的恒温控制方法进行1—2次探索,掌握规律后再进行正式测试。

具体实验步骤如下:

1、打开电控箱电源，开启触摸屏，进入实验软件。

2、将热源腔体1和受体腔体3(先用“待测”状态的受体)对正靠近传导体2并在受体腔体与传导体之间插入红纸板隔热。

3、在软件界面点击“加热开关”，设定热源加热温度和左、右传导体加热温度。加热30分钟左右,对热源和传导体两侧的测温点进行监测，根据温度值，微调相应的加热电压，直至所有测点的温度基本稳定在要求的温度上。

4、系统进入恒温后（各测温点的温度基本接近，且各点的温度波动小于3℃），去掉隔热板，使受体腔体靠近传导体，然后每隔10分钟对受体的温度进行监测，记录第一组数据。在此同时，要监测热源和传导体温度，并随时进行调整。

5、取下受体体腔，待受体冷却后，用松脂（带有松脂的松木）或蜡烛将受体表面薰黑。然后重复上述方法，对“黑体”进行测试，测得第二组数据。

6、将两组数据进行整理后代入公式，即可得出待测物体的黑度ε受。

7、实验完成后，关闭传导体和热源加热开关，然后关闭电源开关。用酒精将待测物体的表面擦净，整理实验台。

五、注意事项

1．热源及传导体的温度不宜过高，切勿超过仪器允许的最高温度—200℃。

2．每次做“待测”状态实验时，建议用酒精将待测物体的表面擦净，否则，实验结果将有较大出入。

六、实验所用计算公式

根据（6）式本实验所用计算公式为： 

式中：ε0  — 相对黑体的黑度，该值可假设为I。

ε受  — 待测物体（受体）的黑度。

T源   — 受体为相对黑体时热源的绝对温度。

Tˊ源 — 受体为被测物体时热源的绝对温度。

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

  实验数据

 

 

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