传热学报告书.doc

传热学三级项目报告
Q235在不同温度下黑度的测定
姓名:按工作量、贡献排序
课程名称:工程传热学
指导教师:张兴中
2012年 5 月
Q235在不同温度下黑度的测定
孙通帅,季策,麻彬彬,张阳
(燕山大学机械工程学院)
物体的黑度在热学研究中具有十分重要的地位。绝对黑体是不存在的,为准确表示物体的具体辐射性能,引入黑度的概念。物体表面的黑度与物体的性质、表面状况和温度等因素有关,是物体本身的固有特性,与外界环境情况无关。通常物体的黑度需实验测定,本报告就以实验为依托来研究温度与黑度的关系。
前言: 黑度作为传热学中的总要概念,对于研究物体的传热现象具有重要的作用,同时,对我们很好的理解与学习物体的热学特性很有帮助。通过辐射换热项目的实践环节,可以加深我们对物体表面间的辐射换热理论的掌握程度。从选材开始,独立进行项目的设计、系统拆装、测量及结果分析讨论,锻炼了用实验自主去解决问题的意识与能力,掌握真空辐射法测定材料表面黑度的方法,分析对黑度产生影响的因素。进一步巩固了对本门课知识的掌握,并培养了我们灵活运用知识的能力和创新思维。我们此次试验主要是通过控制变量的研究方法,研究物体的黑度与温度的关系,最终与相关小组比较,得出一些对黑度影响的其他因素。
实验仪器介绍
本试验主要使用的仪器是我校自主研制并制作的物体黑度测定仪,其主要原理是热学中辐射换热一非凹表面至于凹表面空腔中的相关理论,该实验需要试件与装置温度达到相应稳定的状态下去测量与记录,所以会花费较多的时间去使相应的数据达到稳定值,在这个过程中,培养了我们务实、严谨与耐心的相关实验精神,对以后的相关实验的进行很有意义,下面就对该项目的相关仪器及理论做如下详细说明。
实验装置设备
实验设备及工具有游标卡尺、钢尺、扳手、黑度测定仪本体及三个系统组成。下面就仪器三个系统做一介绍,该三个系统分别为:
外壳
试件
热电偶
数显温度计
电子调压器
真空泵
真空阀
大气阀
A
V
真空表
图1 辐射传热实验装置简图
1) 加热系统:包括电加热器、电流表、电压表、调压器、稳压集成块。
2) 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。
3) 热电偶测温系统:包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。
本体是由空心圆柱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。具体量原理及装置如
图1所示,图2为相关控制面板的示意图,通过其上大相应表盘,可以读出所需的实验数据,外壳内表面温度、试件外表面温度、所给定的加热电压与加热电流。

1
7
6
5
4
2
3
图2 仪器读数面板示意图
(、2空气阀、、4内表面温度表(左),外表面温度表()右)、(左),电流表(右)、、)
实验原理分析
根据教材第六章,特殊放置的两灰体表面间的辐射换热中一非凹表面至于凹表面空腔中的情况,可计算出相应的辐射换热量。如图3,当一物体放在另一物体的空腔内,且空腔内不存在吸收热辐射的介质时(如空气),彼此以辐射换热方式进行热交换,其辐射换热量为:
(W) (1)
式中 F1——试件外表面积(m2);
F2——外壳内表面积(m2);
C0——黑体辐射系数