機(jī)械工程學(xué)院傳熱學(xué)項(xiàng)目匯報(bào)PPT課件

1、傳熱學(xué)三級(jí)項(xiàng)目演示匯報(bào)PPT項(xiàng)目名稱：Q235生銹表面黑度測量組員名稱： 項(xiàng)目簡介一、黑體與黑度 黑體是指能夠吸收投射到其表面上的全部輻射熱能的物體；實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為實(shí)際物體的黑度。二、黑度的測量 為了測量固體表面黑度，首先設(shè)計(jì)一個(gè)已知外表面積的工件，將其放入不存在吸收熱輻射介質(zhì)的空腔內(nèi)（實(shí)驗(yàn)中為真空中的系統(tǒng)），測出換熱量，通過調(diào)節(jié)試件外表面的溫度，研究試件表面黑度隨溫度的變化，再通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整理，計(jì)算出黑度，通過圖像處理，得到固體表面黑度隨溫度的變化規(guī)律，進(jìn)一步加深了對(duì)黑度的認(rèn)識(shí)項(xiàng)目的意義 本項(xiàng)目結(jié)合機(jī)械專業(yè)及傳熱學(xué)課程特點(diǎn)，以表面黑度的測試為目標(biāo)，通過

2、理論學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐，使學(xué)生懂得：(1)熟悉物體表面黑度的測試原理；(2)熟練應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)試件的設(shè)計(jì)；(3)分析影響物體表面黑度的因素；(4)了解實(shí)驗(yàn)原理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行拆裝，學(xué)會(huì)使用各種測試儀表進(jìn)行測試；(5)提高學(xué)生的動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力和團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力；（6）得到查閱文獻(xiàn)、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究能力的訓(xùn)煉；（7）通過研究報(bào)告的撰寫使學(xué)生在科技文獻(xiàn)寫作方面獲得訓(xùn)練；（8）通過PPT講演稿的撰寫和實(shí)際答辯過程，使學(xué)生在PPT文稿撰寫和演講技術(shù)方面獲得訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)備 研究黑度的方法主要有：輻射法、量熱計(jì)法和正規(guī)熱工況法，本實(shí)驗(yàn)采用輻射法。一、實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)一物體放在另一

3、物體的空腔內(nèi)，且空腔內(nèi)不存在吸收熱輻射的介質(zhì)時(shí)（如空氣），彼此以輻射換熱方式進(jìn)行熱交換，其輻射換熱量由以下公式計(jì)算： （1） 式中 F1試件外表面積（m2）；F2外殼內(nèi)表面積（m2）；C0黑體輻射系數(shù)，C0=5.67W/m2K4；T1、T2分別為試件外表面和外殼內(nèi)表面的絕對(duì)溫度，K；1、2分別為試件外表面和外殼內(nèi)表面的黑度。如果F1、F2已知，通過實(shí)驗(yàn)測量Q12、T1、T2，根據(jù)式（1）試件外表面黑度1可由下式算出：（2） 為了研究時(shí)間表面黑度1隨溫度T1的變化，必須測量不同溫度下的黑度值，從而畫出1=f(T1)曲線。二、實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備由黑度測定儀本體及三個(gè)系統(tǒng)組成。三個(gè)系統(tǒng)分別為1、

4、 加熱系統(tǒng)：包括電加熱器、電流表、電壓表、調(diào)壓器、穩(wěn)壓集成塊。2、 真空系統(tǒng)：包括真空泵、真空保持閥、真空表、大氣閥以及密封裝置。3)、熱電偶測溫系統(tǒng)：包括外殼及試件上的熱電偶、數(shù)顯溫度表。 本體是由空心圓柱管的試件及外殼組成，試件外徑25mm，管長270mm。外殼內(nèi)徑99mm，管長270mm。本實(shí)驗(yàn)裝置的外殼內(nèi)表面黑度取2=0.6。具體量原理及裝置如圖所示。外殼試件熱電偶數(shù)顯溫度計(jì)電子調(diào)壓器真空泵真空閥大氣閥AV真空表 輻射傳熱實(shí)驗(yàn)裝置簡圖實(shí)驗(yàn)試件測繪的二維圖實(shí)驗(yàn)試件照片以及制作的三維圖實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)前所有的儀表及測量儀器已經(jīng)由指導(dǎo)老師連接好，指導(dǎo)老師同意提示開啟電源。 2、開啟真空泵，打

5、開真空保持閥，使系統(tǒng)中形成 真空。觀察真空表，系統(tǒng)中形成真空后可以關(guān)閉真空泵。開啟加熱電源，調(diào)整調(diào)壓旋鈕，將電壓調(diào)到預(yù)設(shè)初值。3、經(jīng)過一段，觀察溫度表，待溫度基本不變時(shí)記 錄第一組溫度及電加熱器的電流電壓。改變加熱器的電壓，待各點(diǎn)溫度達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，記錄第二組數(shù)據(jù)。 4、重復(fù)第4項(xiàng)，然后記錄第三組數(shù)據(jù) 。5、打開通大氣閥，使空腔內(nèi)通大氣散熱，待溫 度降至室溫后，拆除工件 6、根據(jù)初始設(shè)定項(xiàng)目目的，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、 整理和歸納，做曲線圖分析固體表面黑度隨溫度 的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果材料序號(hào)UIT1T21VA生 銹1160.2265380.91382180.2573420.970532

6、00.2881430.94114220.3190450.91755240.3397450.88936280.49119450.99407300.52129480.97458320.58140500.98899340.60147520.9920由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得關(guān)系曲線如下考慮到實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)誤差較大，我們小組采用Matlab軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行曲線描繪如上圖，由上圖所示曲線易看出隨溫度T1的增長，生銹試件表面的黑度在一定范圍內(nèi)有波動(dòng)，但總體呈先降低后上升的趨勢。為了更好地了解不同試件的表面黑度，我們從其他小組那里獲得了其他小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)其他小組的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理如下，并對(duì)比這四種不同試件黑度與表面溫

7、度的關(guān)系材料序號(hào)UIT1T21VA普 通1160.2261290.82180.2573310.723200.2883330.714220.3193350.715240.35101350.746260.37100370.917280.40115420.828300.43123440.849320.45138470.74材料序號(hào)UIT1T21VA黑化1160.2457380.852180.2667400.763200.3075460.884220.3277440.935240.3696480.766260.3695460.827280.41117500.688300.41116480.739320

8、.45133510.67材料序號(hào)UIT1T21VA鍍鉻 1160.2268410.88572180.2462290.97923200.2891430.68534220.3091340.70885240.34114450.61386260.36118390.61897280.40136470.58518300.41145440.54719320.44156440.5374通過分析各組的數(shù)據(jù)，我們了解到在溫度不斷增加的同時(shí)，試件表面的黑度值在一定范圍內(nèi)有波動(dòng)，但總體都呈先減小后增大的趨勢心得與體會(huì)在實(shí)驗(yàn)過程中，我們認(rèn)識(shí)到，實(shí)驗(yàn)過程中的每一個(gè)因素都會(huì)影響到最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比如這次實(shí)驗(yàn)中的儀器絕對(duì)真空

9、的保持，加熱系統(tǒng)電壓電流的穩(wěn)定，以及等待足夠的時(shí)間以使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)等等，以上所有的這些都會(huì)使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的誤差，甚至是使實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，達(dá)不到預(yù)期的效果，而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程操作，盡量減少了這方面的誤差，取得了較為滿意的結(jié)果。 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理工作時(shí)，我們經(jīng)過了多次嚴(yán)密的計(jì)算，并與已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化趨勢進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)我們的數(shù)據(jù)中其中一組數(shù)據(jù)存在明顯的不合理性，影響到了實(shí)驗(yàn)整體的精確度，所以經(jīng)過討論，我們舍棄了這一組數(shù)據(jù)，使不同溫度下黑度的變化規(guī)律更加符合預(yù)期。 通過對(duì)上述幾種試件表面經(jīng)不同方式處理后得到的黑度隨時(shí)間變化關(guān)系的分析，并且得到了黑度隨溫度變化的曲線描繪圖，加上整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，不但使我們鞏固了學(xué)習(xí)的輻射換熱理論，而且還掌握了用真空輻射法測定固體表面黑度的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)過程中我們小組明確分工，每個(gè)人記錄幾組數(shù)據(jù)，最后統(tǒng)一處理。同時(shí)作項(xiàng)目時(shí)有人負(fù)責(zé)測繪，有人負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，有人負(fù)責(zé)作PPT等，有序而高效的完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力.實(shí)驗(yàn)過程中需要我們對(duì)儀器進(jìn)行操作，拆裝試件，對(duì)試件進(jìn)行測繪等，這提高了我們的動(dòng)手能力?？傊谶@次實(shí)驗(yàn)中我們鞏固了課本上的理論知識(shí)，學(xué)