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1、燕山大学 机械工程学院 材料固体表面黑度的测定项目汇报,指导教师 ： 金昕 小组成员 ： 豆旭安 张鹏 赵华龙,前言,依据认识论的基本原理，为了贯彻CDIO的教学理念，培养学生应用现代设计理论和方法解决实际问题的能力，设立该课程项目。 项目采用完全开放形式，学生结成团队，每个团队按照项目要求，提出需要解决的问题并以所学的理论和方法解决问题，写出格式完整的项目报告和PPT讲演稿，进行公开答辩。 长期以来学生习惯于被动学习、解决答案惟一的命题问题，缺乏学习的主动性、联系实际不够。设立这样的开放性教学项目对于引导学生积极思考、主动学习、学会自学，提高学生综合运用所学知识，提出、分析和解决实际问题的综
2、合能力有重要意义。,该项目实际内容共分为实验用试件测量与图纸绘制 试件的组装 表面黑度测试 完成项目报告并进行答辩四部分。同学们自由分组，三人一组，每个小组完成一种材料（或不同表面粗糙度）在不同温度下的表面黑度测定。小组每名成员均有自己 独立的设计或测试任务，包括零件及部件图纸绘制，温度测试及黑度测试等，组长负责任务的分配和协调，并组织组内成员最终完成装配和测试任务。 相信同学们通过这次实验，一定可以更好的掌握课本知识，掌握黑度的概念，深刻了解固体材料黑度与温度的关系。此外，此次实验项目也可以锻炼同学们的动手能力和团队合作能力。,目录,一、 设备介绍及实验原理分析 二、 实验试件测绘及三维图
3、三、 实验步骤介绍 四、 实验数据及实验结果 五、 实验结果分析 六、 总结,一、实验设备介绍,图1- 辐射传热实验装置简图,装置实体图,实验设备由黑度测定仪本体及三个系统组成。三个系统分别为 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。 本体是由圆柱管的试件及外壳组成。试件外径为25mm，管长270mm。外壳内径为99mm，管长270mm。本实验装置的外壳内表面黑度取2=0.6。具体测量原理及装置参见图4-1。,实验原理,一物体放在另一物体的空腔
4、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，其辐射换热量由下式计算：,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，C0=5.67W/m2K4； 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内表面的黑度。,（1）,当F1、F2为已知，由实验测得Q12、T1、T2，根据式（1）试件外表面黑度1可由下式算出：,为了研究试件表面黑度1随温度T1的变化关系，必须测量不同温度下的黑度值，从而画出1 = f(T1)曲线。,二、实验试件测绘,如图为本组对镀铬管进行测绘图片，最终测得实验试件尺寸为：,
5、实验试件三维图,三、实验步骤介绍,1、将所用的仪表及测量仪器按图1连接好，经指导老师同意，开启电源。 2、开启真空泵，打开真空保持阀，使系统中形成真空。观察真空表，系统中形成真空后可以关闭真空泵。开启加热电源，调整调压旋钮，将电压调到预设初值。 3、经过一段时间，观察温度表，待温度基本不再变化时记录第一组温度及电加热器的电流电压。 4、改变加热器的电压，待各点温度达到新的稳定状态后，重复第3项，记录不同温度下的各组数据。 5、打开通大气阀，使空腔内通大气散热。然后换另一种表面材料的试件重新测量，重复步骤1-4。最后实验完毕，切断电源，整理好实验现场。,四、实验数据及实验结果,计算不同温度下的1
6、值，画出1 = f(T1)的曲线，并对实验结果进行分析。,五、实验结果分析及结论,分析造成实验误差的因素有： 1实验仪器本身，由于精密程度的限制级测量原理的约束，可能存在一定的系统误差； 2环境温度会对实验产生一定的影响。 实验结论： 物体发射辐射能，是由于构成物质的微观粒子因振荡和跃迁而释放能量。这种振荡是靠物质的内能，即靠温度来维持的。黑度：实际物体的辐射力与同温度下的辐射力之比成为实际物体的黑度。由此可知，理论上温度越高，物体越接近黑体，黑度越高。但实验由于以下造成实验误差的因素1）实验仪器本身，由于精密程度的限制级测量原理的约束，可能存在一定的系统误差；2）环境温度会对实验产生一定的影
7、响3)=0.6，会随温度变化而变化，将其认为是定值有误差。从而导致我们的数据所得到的图形是黑度随温度升高而降低，这是实验误差引起的错误结论。,六、总结,在此次三级项目中，我们不仅检验了我们所学习的知识，而且也加深了对知识的全面理解，更重要的是，在项目过程中，我们小组成员分工设计，互相探讨，积极学习对方的优点和长处，也虚心听取他人的意见和建议，你离改正自身的缺点和不足。这次三级项目使我们领悟到团队协作的重要性，教会了我们在团队协作过程中，如何去把握一件事，如何去做好一件事，又如何去认真、细致的完成一件事，充分的尽到自己的责任和义务。当发生分歧时，我们会静下心来认真听取不同的声音，会宽容和理解他人。非常感谢帮助我们完成任务的老师和同学们。,谢谢,