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1、传热学三级项目报告经过表面黑处理的钢表面黑度的测定 姓 名: 胥桂伟 朱正佳 伏大哲 课程名称：工程传热学 指导教师：金昕 2013年6月12日一、摘要：当一个物体放在另一个物体的空腔内，且内空腔不存在吸收热辐射的介质（如空气时），彼此以辐射换热方式进行热交换。它们之间的辐射换热量与两者的温度和辐射面积都有关系，并且满足一定的计算法则。为了巩固辐射换热理论，掌握用真空辐射法测定固体表面黑度的实验方法，同时分析固体表面黑度随温度的变化规律。通过实验测量的方法，分别测出辐射换热面的温度，并根据加热电流和电压求出换热量Q，带入相应公式进行验证求出样品的黑度。同时得到黑度与样品温度的关系。最后得到样品
2、的黑度是随温度变化的，但它总是不超过1，且随着样品温度的升高样品的黑度减小。二、 前言：本实验目的在于测定时间表面黑度以及黑度随温度变化关系，黑度是辐射换热的重要特性，黑度取决于物体的性质，物体的温度，表面状态，波长，方向，通过本实验的学习了解黑度概念和黑度测量，自己动手设计试件、测量数据、分析结果，增强了动手实验能力，培养灵活运用知识的能力和创新思维，采用真空辐射法测定固体黑度的实验方法，根据公式及日常经验预测试件表面黑度随温度升高呈上升趋势。三、黑处理表面黑度测试项目报告1、实验设备介绍及原理分析：1.1实验设备：实验设备由黑度测试仪本体及三个系统组成，三个系统分别为：、加热系统：包括电加
3、热器、电流表、电压表、调压阀、稳压集成块。、真空系统：包括真空泵、真空保持阀、真空表、大气阀以及密封装置。、热电偶测温系统：包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。本体是由空心圆主管的试件套在加热棒上，放置于不锈钢外壳中间，两端密封而成。试件的外径25mm,管长270mm，外壳的内径99mm，管长270mm。实验装置及简图如图所示：图1 实验装置简图1.2实验原理：当一物体放在另一物体的空箱内，且空箱内不存在吸收热辐射的介质时（如空气），彼此以辐射换热形式进行热交换，其辐射量为： F 2F1 图2 两表面间的辐射换热 图3 实验装置图 (W)式中 F1试件外表面积（m）; F2外壳内表面积（m）
4、； C0黑体辐射系数，C0=5.67W/mK4； T1、T2分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度,K； 1、2分别为试件外表面和外壳表面的温度。如果F1、F2为已知，通过实验测量Q12、T1、T2，根据上式试件外表面黑度e1即可由下式算出 2、实验试件测绘的三维图： 图4 试件三维图3、实验步骤介绍：、用游标卡尺等工具测定并记录试件的几何参数：试件外径为d1，管长L1，外壳内径为d2，管长L2,右端开口长度d3，开口半圆半径R3。、将试件装入实验设备中：用扳手将左侧密封盖打开，将热电偶测温点固定在试件上，然后将试件穿过加热棒固定，最后用密封盖密封。与此同时连接好相关的仪表仪器，做好准备工作。
5、、开启真空泵，打开真空保持阀，观察真空表，系统中形成真空后先关闭真空阀，再关闭真空泵。开启加热电源，调整调压旋钮，将电压调到预设初值。经过一段时间（一般2个小时），观察温度表，待温度基本不再变化时，记录温度及电加热器的电流电压等数据。、数据测定，每间隔2个小时记录温度，电流和电压数据。有的实验设备密封性不好，测完数据后，再抽一次气，使空腔内保持真空状态。、测完所有数据后，关闭加热电源，打开通大气阀，使空腔通大气散热。、实验完毕，用扳手将左端密封盖卸下，实验刚做完时，试件温度很高，等到试件温度降到常温时，缓慢将试件取出，卸下热电偶，再将试件放回原位，最后整理好试验现场。、对数据进行分析、整理和归
6、纳，做曲线图找出规律。4、实验数据及实验结果： 表格 1 实验数据的采集与计算 图5 黑度一温度折线图5、实验结果分析：我们通过实验结果分析发现，黑处理表面的黑度随着温度的升高而降低，通过与其他材料对比发现，在同一温度下，粗糙度大的，黑度大。6、误差分析：1、设备仪表精度引起系统误差；2、紫铜熏黑的受体不是完全理想的黑体，此时发射率0存在误差；3、测量受体与黑体温度时，时间相对短，没有完全恒定而引起随机误差；4、实验装置向周围环境散热而引起热量损失产生误差；四、结论：通过这次项目试验，我们小组成员对传热学相关知识有了进一步的理解。尤其在测量黑度试验方面。一方面锻炼了我们试验动手的能力，另一方面
7、锻炼我们团队合作能力。但是在试验中我们也遇到了很多困难，比如测量数据的误差和数据处理时的繁琐。但是我们都一一克服了。了解到物体表面黑度与表面温度的关系及变化趋势，与温度成负相关。黑度是衡量物体表面辐射换热能力的一个重要指标，在工业生产中有广泛应用，掌握这一知识很有必要，在此也十分感谢老师的耐心指导。我们会在下次项目时更加努力！五、主要参考文献1,张兴中，黄文，刘庆国,传热学.北京：国防工业出版社，2011.2,陆煜，程林.传热原理与分析.北京：清华大学出版社，1981.3,章熙民，传热学.2版.北京：中国建筑出版社，1985.4杨世铭,，传热学（第四版）：高等教育出版社，20105章熙民，任泽霈，梅飞鸣，传热学（第五版）：中国建筑工业出版社，200六、附件：经过黑处理试件的二维图