新大传热学实验指导07铂丝表面发射率的测定.docx

实验7钳丝表面发射率的测定实验目的1 .掌握热工实验技巧及有关仪表的工作原理和使用方法；2 .巩固辐射传热理论，学习测定发射率的实验方法；3 .定量测量伯丝表面在不同温度下的发射率，确定发射率随温度变化的关系式。实验原理在柱状玻璃真空腔内，放置圆柱形细长伯丝。腔的内壁2（凹表面）与腔内伯丝1（凸表面），组成两灰体的辐射传热系统，如图7T所示。图7-1两灰体组成的封闭腔系统图7-2实验台本体结构示意图如图7-2,真空腔为双层玻璃套，套中通冷却水。伯丝通电流，产生焦耳热,其热辐射被真空腔玻璃水套吸收。由传热学理论，表面1、2间的辐射换热量O1,?为A1(Eai-Ea2)A1n(4-T24)式中A、A2表面1、2的表面积，m2；Ebx.Eb2表面1、2的黑体辐射力，W/m2；£、B1表面1、2的发射率;Ti.T2一一表面1、2的温度，K；0斯忒藩-玻耳兹曼常数，0=5.67×l-sW(m2K4)o钳丝表面积A较小，即AVVA2，AiA20,因而有l,2=lAl-TJ=AooG4一/)因此，只要测出粕丝与真空腔的辐射换热量01,2、柏丝的表面积A和温度/、真空腔内表面的温度72,即可由式(7-3)求得粕丝表面的发射率/。(一)的丝表面温度。的测定在实验台中，钳丝本身既是发热元件，又是测温元件。测温采用电阻法，钳丝表面温度可以通过下式求得Rt-RQROa式中KO伯丝0°C时的电阻，=0.28():R1一一柏丝尸C时的电阻，oa一一钳丝的电阻温度系数，=3.9×103(loc)o(二)玻璃表面温度G的测定由于空腔内表面2的热流密度小，而水与玻璃的热容又较大，故冷却水的温度变化不大，直接可用水套出口水温代替空腔内表面的温度右，实验时，用玻璃温度计测量。(三)辐射换热量。1.2的测量测量伯丝实验段的电压U和电流/,计算可得笛丝的焦耳热量QQ=IU(7-5)该热量。包括两部分，即销丝实验段与空腔内壁的辐射传热量01,2，以及销丝实验段端部引线导热而损失的热量。实验段外的伯丝部分，由于也产生热量，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。导热损失主要由电压引线产生，其热量损失主要和引线的导热系数、表面发射率、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、引线温度和两端温差，与实验段产生热量。及传热温差Af=O-G成比例，故辐射传热量可写为12=BQ(7-6)式中，8为系数，通过大量实验得B=exp(0.00377Z-4.074)(7-7)上式适用范围为AZ=Ioo500”C,冷却水为室温。实验装置实验设备包括辐射实验台本体、直流稳压电源、电位差计、直流电压表等，系统接线如图7-3所示。图7-3测量系统连接示意图实验台本体为钳丝封闭在真空玻璃腔内，真空腔内真空度达5x107CmHg。柏丝直径d=0.2mm,实验段通过测量，其表面积为4=6.28xl（）Tm2.同钳丝两端相连的引线，是与玻璃具有同样膨胀系数的鸨丝，鸨丝与电源相连接。另外，在柏丝实验段还引出两根引线，用来测量实验段电压。钳丝实验段焦耳功率的。大小是由稳压电源来调节的，调节范围为25V、0.5-LOAo实验内容（一）仪器调整1 .按图7-3连接各个设备，注意电位的高低和仪表的正负极对应，不要接反。2 .选择电流表量程为IA。调节稳压电源输出，从0.5A开始至1A,每隔0.1A设置一个测量工况。钳丝电流由电流表读出。按照电位差计操作说明，校正及初步测试钳丝实验段电压。3 .在每个实验工况，待伯丝温度稳定后（此时电位差计读书也稳定不变了），记录钳丝实验段电压U、电流/、出口水温。4 .选择另一工况，重复上述步骤，测试另一温度下的钿丝发射率与。最后，在坐标纸上做出的丝发射率叫随温度。变化的关系曲线。注：在100500°C之间，伯丝的发射率与温度之间近似为线性关系。（二）测量数据表7-1试验数据记录实验次序电流I(A)电压U(V)电阻R1()温度。（）温度G()发射率£110.520.630.740.850.961.0注意事项1 .输入伯丝的电流不得超过1.0A。2 .实验中，断续接通电位差计的检流计，防止检流计过载。一旦检流计过载，需等待一会儿，使过载保护放电完成后，才能继续使用。3 .不要长时间接通大电流。实验完成后，应及时切断电源。4 .小心保护玻璃真空腔，防止打破玻璃腔，失去真空。5 .整个实验完成后，一定要取出电位差计的干电池。数据处理1 .伯丝表面温度。的计算钳丝电阻:(7-8)K=Ull(Q)式中/伯丝实验段的电流值，A；U柏丝实验段的电压值，Vo伯丝表面温度：_Ri-RqROa(OC)(7-9)式中RO一钳丝在0°C时的电阻，R0=0.28()；a一一钳丝的电阻温度系数，=3.9×10-3(loc)o2 .辐射传热量0"的计算伯丝实验段焦耳热量：Q=IU(W)(7-10)钳丝辐射传热量：、，=BQ(W)(7-11)式中B修正系数，B=exp(0.00377Al-4.074)；N一一传热温差，Af=AT2()；t1出口水温，o3 .伯丝发射率£的计算钳丝发射率：(7-12).2,A10(r4-T24)式中A1伯丝实验段表面积，A1=6.28×10-5(m2):0斯忒藩-玻耳兹曼常数，0=5.67×10-8w(m2K4T1伯丝表面温度，K；T2出口水温，K<.问题思考L如果玻璃真空腔失去真空，会对实验结果有何影响？4 .伯丝的辐射热量是否被玻璃水套完全吸收？是否对实验结果有影响？