实验七 固体表面发射率测试

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1、实验七　固体表面发射率测试一、实验目的用比较法定量地测定中温辐射时物体的发射率（黑度）ε。二、实验原理概述在由n个物体表面组成的辐射换热系统中，利用净辐射方法，可以求物体第i个物体表面的纯换热量为(1)式中:——i面的净辐射换热量。——i面从其他表面的吸热量。——i面本身的辐射热量。——i面的发射率。——k面对i面的角系数。——k面有效的辐射力。——i面的辐射力。——i面的吸收率。——i面的面积。根据本实验的设备情况，如图1所示，可以认为:1.传导圆筒2为黑体。2.热源1、传导圆筒2、待测物体(受体)3,它们表面上的温度均匀。图1辐射换热简图1——热源2——传导圆筒3——待测物

2、体因此,公式(1)可写成:因为,又根据角系数的互换性,则:=(2)由于受体3与环境主要以自然对流方式换热,因此:(3)式中:--换热系数--待测物体(受体)温度--环境温度由(2),(3)式可得:(4)当热源1和黑体圆筒2的表面温度一致时,,并考虑到,体系1、2、3为封闭系统,则:由此,(4)式可写成:(5)式中称为斯蒂芬——玻尔茨曼常数,其值为.对不同待测物体(受体)a,b的发射率ε为:;;设,则:(6)当b为黑体时,,(6)式可写成:(7)三、实验装置实验装置简图如图2所示:图2实验装置1——热源；2——黑体腔体；3——被测受体；4——导轨；5——黑体腔体右加热电压；6——

3、黑体腔体左电压旋钮；7——黑体腔体右电压旋钮；8——电源开关；9——测温转换开关；10——热源电压旋钮；11——黑体腔体左加热电压表；12——数字温度表；13——电源黑体腔体右加热电压表；14——测温接线柱；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,它们都可以通过测温转换开关来切换。四、实验方法和步骤本实验仪器用比较法定量的测定物体的发射率,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,但表面熏黑)两种状态的受体在

4、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发射率。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、确定数字温度表的接头是否与温度接线柱14相连。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一定位置.受热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,每隔5分钟记下一组数据，共记录3组数据，取平均

5、值。“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)或蜡烛将受体熏黑,然后重复以上实验,测得第二组数据。6、将两组数据代入公式,即得出待测物体得发射率。五、注意事项1、热源及传导体的温度不宜超过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,实验结果将有较大误差。六、实验数据处理用计算公式根据(6)式,本实验所用公式为:(8)式中:——相对黑体的发射率,该值可假设为1——待测物体(受体)的发射率——受体与环境的温差——黑体与环境的温差——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——相对黑体的绝对温度

6、——待测物体(受体)的绝对温度七、实验数据记录和处理(举例)1、实验数据序号热源℃传导℃受体(紫铜光面)℃备注12123室温为25℃平均℃234+25=25974+25=99序号热源℃传导℃受体(紫铜熏黑)℃12123平均℃236+25=261110+25=1352、实验结果由实验数据得：=74K=（135+273）K=110K=(259+273)K=(261+273)K=(99+273)K将以上数据代入（8）式得：在假设时，受体紫铜（原来表面状态）的发射率即为0.58。