实验十三 物体辐射率系数(黑度)

四、实验方法和步骤
• 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、用导线将仪器上的测温接线柱12与电位差计（用户自备）上的 “未知”接线柱“+”“-”极连接好。按电位差计使用方法进行调零、校 准并选好量程（×1）。 • 3、接通电源，调整热源、传导左、传导右的调温旋钮，使其相应的 电压表指针调至红点位置。受热约40分钟左右，通过测温转换开关测 试热源、传导左、传导右的温度，并根据测得的温度微调相应的电压 旋钮，使三点温度尽量一致。 • 4、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。 • 5、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。
3 f 3 f 3 b1 b3 4 1 4 3
a 3a f a 4 1a 4 3a b 3b f b 4 1b 4 3b
a
3a
f
4 1b
4 3b
b
4 3b
f
4 1a
4 3a
3a
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4 3b
a
3b
f
4 1a
4 3a
三、实验装置
• 实验装置简图如图2所示： •
• 图 2、实验装置简图 • 1、调压器 2、测温转换开关 3、数显温度计 4、接线柱 5、导 轨 6、热源 7、传导体 8、受体 9、导轨支架 10、热源电压表 11、接线柱 12、测温接线柱（红为+） 13、电源开关 • 热源腔体具有一个测温电偶，传导腔体有二个热电偶，受体有一个热 电偶，它们都可过琴键转换开关来切换。
k
二、原理概述
2
3
• 图一辐射换熱简图 • 1—热源 2—传导圆筒 3—待测物体
二、原理概述
• 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= d(t3－tf) （3） • 式中： d ——换热系数 • t3——待测物体（受体）温度 • tf——环境温度 • 由（2）、（3）式得： • d (t 3 t f ) 3 • E b 1 1 . 3 E b 2 1 . 2 E b 3 （4）
4 受 0 源 4 0 0 4 源 4 受
七、实验数据记录和处理（举例）
• A0 实验数据(或直接从数显仪表读出温度)
• • • • • • •
B0 实验结果 受 由实验数据得： ΔT受= K T0= K ΔT0= K T/源= K T源= K T受= 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
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。
二、原理概述
• 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 (t t ) (t t ) ε E - E (T T ) （5） • 由此，（4）式可写成： • 式中σb称为斯蒂芬——玻尔茨曼常数，其值为5.7×108w/m2k4。 (T T ) ε • 对不同待测物体（受体）a,b的黑度ε为： (T T (T T ) • ； ε (T T ) • 设αa=αb,则： • T T T T T T T T • （6） • 当b为黑体时，εb≈1，（6）式可写成： T T T T • （7） T T T T
实验十三 物体辐射率系数（黑度）的测定 • 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 n Q net . i Q abs . i Q e . i i E eff , k i ( dk ) dF k i E b . i F i (1) F k 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 —— 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）。
五、注意事项
• 1、热源及传导的温度不宜超过200℃。 • 2、每次做原始状态实验时，建议用汽油或 酒精将待测物体表面擦净，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： • T (T T ） T (T T ） • （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。 T 受——受体与环境的温差。 • • T 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。 4 T 源 ——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。
附录 镍铬-