铂丝表面黑度的测定实验报告)

日期： 地点： 课程名称： 指导老师： 成绩： 实验名称： 铂丝表面黑度的测定 实验类型： 传热学实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、

1.巩固已学过的辐射换热理论知识。 2.熟悉测定铂丝黑度的实验方法。

3.定量测定铂丝表面在温度为100-500℃的黑度。

4.掌握热工实验技巧及有关仪表的工作原理和使用方法。 二、

在真空腔内，腔内壁2面（凹物体）与1面（凸物体）组成两灰体的辐射换热系统如图1所示。

1、2面的表面绝对温度、黑度和面积分别为T1、T2；1、2和A1、A2。表面1、2间的辐射换热量Q12[W]为：

Q12A1(Eb1Eb2) 式（1）

1A11(1)1A22 表面积A2A1，即A1/A20，这样式（1）可简化为： Q121A10(T14T24) 式（2）

式中：0——黑体辐射常数，05.67108W/m2K4根据式（2）可得：

1Q12 式（3） 44A10(T1T2) 因此，只要测出Q12,A1,T1,T2，即可由式（3）求得物体1表面的黑度1。 温度与热量测量原理 1.铂丝表面温度t1的测定

在实验台中，铂丝本身既为发热元件，又是测量元件。测温采用电阻法。铂丝表面温度可通过下式求得：

t1RtR0/R0 式（4）

式中：R0、Rt为铂丝在0℃和tC时的电阻[]。；R00.28[]。为铂丝的电

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阻温度系数，3.9103[1/℃]。 2.玻璃表面温度t2的测定

由于2表面的热流密度小，而水与玻璃的换热系数又较大，同时所用冷却水温度变化不大，故可直接用出口水温代替平均温度。出口水温用玻璃温度计测量。 3.辐射换热量Q12的测量与计算

用测出的电压V及电流I值算出热量Q，它是铂丝实验段的产热量，等于实验段与腔壁的辐射换热量Q12及实验段端部导线的导热损失。实验段外的铂丝部分，由于也产生热量，故可认为其表面温度与实验段相近，通过这部分的导热损失可忽略不计。导热损失主要是由电压引线引起的。这部分热量损失主要和导线的导热系数、表面黑度、平均温度、两端温差、表面积、长度及空腔环境有关。由于环境温度、导热温度和两端温差与实验段产热值Q及t1t2t成比例。故辐射换热量Q12可写为 Q12BQ 式（5） 式中：B为系数，通过大量实验得：

Bexp(0.00377t4.074) 式（6）

上式适用范围t100~500C，冷却水为室温。 三、 1.辐射实验台本体 2.直流稳压源 3.电位差计 4.直流电流表 四、

1.按图连接有关仪表：稳压源、电流表、电位差计等。 2.按照每个仪表的操作规程进行调试。 3.调节稳压源控制铂丝的电流I和电压V。

4.待铂丝温度稳定后，记录I、V及出水口温度。 5.重复3、4，做另一温度下的铂丝温度。 五、

在26.2℃条件下测得三组数据，整理成下表。

实验数据记录表 实验序号 单位 1 2 3 已知参数 计算公式：

mV 149.865 203.175 382.965 mA 400 520 800 0.37466 0.39072 0.47871 ℃ 86.68 101.39 181.97 ℃ 26.2 26.2 26.2 .

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RtRR0V，QIV，t1t

RI0计算得各温度下的黑度，记录如下： 实验序号 1 2 3 t/℃ 86.68 101.39 181.97 0.04124 0.05760 0.07558 接下来求黑度随温度变化的关系式 在100-500℃之间，铂丝的真实黑度与温度之间近似地有线性关系。 在Excel中做出如下图像： 六、

从测得的黑度来看，铂丝表面的黑度随着铂丝温度的升高而增大，从图像来看，黑度关于温度的变化近似为线性变化。本实验中黑度的计算有系统误差，表面积比趋向于零的假设不完全正确。铂丝电阻关于温度也是近似线性，玻璃的温度要等温度计读数稳定后再读，而且相关量的计算公式本身就存在误差。另外，在实验中应注意输入铂丝的电流不得超过1.0安培，实验停止后应及时切断电源，以免造成事故。 七、

本次实验让我了解了测定黑度的方法，实验原理简单，实验过程也容易。本实验做得好不好的根本在于实验仪器的使用，如电压表的读书方法。对于本实验而言，数据处理是一个难点，数据的计算比较复杂、易出错，应该仔细计算。测量材料的黑度可以了解材料的表面辐射能力和散热损失情况，可在实际中应用。

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