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主頁 > 技術(shù)文章 > 中溫法向輻射率測量儀實驗裝置的介紹及使用說明 2025-07-23

中溫法向輻射率測量儀實驗裝置的介紹及使用說明

實驗裝置如下圖1所示，包括實物和電氣控制部分。實物由絕熱腔體和溫度傳感器，熱源，傳導(dǎo)體，受體組成。通過溫控儀監(jiān)控溫度，調(diào)壓旋鈕及調(diào)壓模塊來調(diào)節(jié)加熱器的功率。

圖1

一、對象組成
由可移動實驗臺、絕熱腔體、溫度傳感器、熱源、傳導(dǎo)體、受體等組成。
溫度傳感器：PT100。
電加熱棒：規(guī)格AC 220V/220W。
二、控制系統(tǒng)
由控制屏、漏電保護(hù)器、溫控儀、指示燈、按鈕開關(guān)、交流調(diào)壓模塊等組成。

三、實驗?zāi)康?/strong>

用比較法，定性地測量中溫輻射時物體黑度ε。

四、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：
(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。
ε_i ——i面的黑度。
X_i（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。
F_i——i面的面積。
根據(jù)本實驗的設(shè)備情況，可以認(rèn)為：
1. 熱源腔體端面1和傳導(dǎo)圓筒2為黑體。
2. 熱源腔體端面1，傳導(dǎo)圓筒2，受體3，它們表面上的溫度均勻（圖1）。

圖2 輻射換熱簡圖
1—熱源腔體端面 2—傳導(dǎo)圓筒 3—受體
因此，公式（1）可寫成：

2，3，為封閉系統(tǒng)，則：

五、實驗設(shè)備

1. 中溫法向輻射率測量儀

2. 中溫法向輻射率測量對象
六、實驗內(nèi)容和步驟
本實驗儀器用比較法定性地測定物體的黑度，具體方法是通過改變?nèi)M加熱源溫度（熱源一組，傳導(dǎo)體二組），使熱源和傳導(dǎo)體的測量點(diǎn)穩(wěn)定在同一溫度上，然后分別測出“待測物體”和“黑體”兩種受體在恒溫條件下受到輻射后的溫度，再根據(jù)公式計算出“待測物體”的黑度。
具體步驟如下：
1. 接通電源，調(diào)整熱源、傳導(dǎo)體左、傳導(dǎo)體右加熱棒的調(diào)壓旋鈕，使熱源溫度處在某一溫度下，通過溫控儀測量熱源、傳導(dǎo)體左、傳導(dǎo)體右的溫度，并根據(jù)測得的溫度微調(diào)相應(yīng)的調(diào)壓旋鈕，使三點(diǎn)溫度盡量一致。（建議電壓調(diào)節(jié)范圍30V～70V，溫度調(diào)節(jié)范圍60℃～80℃。）
2. 系統(tǒng)溫度穩(wěn)定（各測溫點(diǎn)基本接近，誤差不超過2℃，且在五分鐘內(nèi)各點(diǎn)溫度波動小于3℃）后，開始記錄受體溫度，當(dāng)受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時，記下一組數(shù)據(jù)，分別為熱源溫度，傳導(dǎo)體左測溫度，傳導(dǎo)體右測溫度，受體溫度。

3. 取下“待測物體”，將受體更換為“黑體”，然后重復(fù)以上實驗，測得第二組數(shù)據(jù)。將兩組數(shù)據(jù)代入公式（8）即可得出待測物體的黑度，即待測物體輻射率為。

七、注意事項

1. 熱源及傳導(dǎo)體的溫度不可超過95℃，熱源及傳導(dǎo)體調(diào)節(jié)電壓不宜超過100V；實驗過程中不要直接和腔體接觸，以免燙傷。

2. 做實驗時，熱源腔體和“待測物體”的腔體要緊密接觸，不能有縫隙。

3. 在做實驗前，需檢查待測物體表面及黑體表面，確保待測物體表面光潔，否則用酒精將表面擦凈；確保黑體表面黑度均勻，否則用蠟燭進(jìn)行表面熏黑。
八、實驗所用計算公式

九、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理

十、實驗報告

分析腔體內(nèi)溫度的分布情況對實驗結(jié)果的影響。

十一、思考題

1. 分析隨著熱源溫度的升高，受體黑度的變化規(guī)律。

2. 分析熱源與受體之間的距離改變對實驗結(jié)果的影響。

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