Визначення коефіцієнта випромінювання твердого тіла

Мета: експериментально визначити коефіцієнт випромінювання металевої поверхні методом порівняння з коефіцієнтом випромінювання еталонного тіла.

Дослідна і еталонна поверхні (рис.9.1) є трубками 1 і 2 діаметром d = 25 мм і довжиною =250 мм, у середині яких розташовані електронагрівники 3. Еталонна трубка алюмінієва (окислений алюміній), а дослідна може бути сталевою, латунною або мідною. Потужність електронагрівників регулюється регуляторами 4Е і 4D і контролюється амперметрами і вольтметрами. Температура поверхонь трубок вимірюється термопарами 5Е і 5D, які через перемикач 6 з’єднані з потенціометром 7.

Досліди виконують в такій послідовності. З дозволу викладача вмикають електронагрівники і установлюють однакову потужність, яку задає викладач. При досягненні усталеного режиму еталонної трубки (температура поверхні трубки залишається сталою) потужність електронагрівника дослідної трубки змінюється так, щоб температура на її поверхні дорівнювала температурі поверхні еталонної трубки. Після цього показання термопар на поверхні трубок і електроприладів записують у журнал спостережень. Температуру навколишнього повітря в лабораторії вимірюють термометром. Оскільки холодні спаї термопар мають температуру навколишнього середовища, то їх показання характеризують різницю температур між поверхнями трубок і навколишнім повітрям, тобто . Досліди виконують для кількох теплових навантажень нагрівників (температур поверхонь трубок).

Обробка результатів.

Загальні теплові потоки дорівнюють електричній потужності електронагрівників, Вт. За умови рівності температур поверхонь трубок конвективна складова теплового потоку буде однаковою, оскільки коефіцієнт тепловіддачі не залежить від матеріалу поверхні. Величину визначають із графіка лабораторної роботи №4. Далі визначають конвективні теплові потоки від поверхонь трубок, Вт

, (9.1)

і теплові потоки випромінювання, Вт

. (9.2)

Оскільки поверхня трубок та їх температури однакові, то на підставі (9.2) можна отримати

. (9.3)

Ступінь чорноти еталонної (алюмінієвої) трубки визначають із додатка В, після чого визначають ступінь чорноти і коефіцієнт випромінювання дослідної поверхні. Далі розраховують променистий коефіцієнт тепловіддачі

. (9.4)

За даними дослідів будують залежність _пр=(t) для досліджуваної поверхні і визначають апроксимаційні формули.

Рисунок 9.1 – Принципова схема установки

Таблиця 9.1 – Журнал спостережень

№ досліду	Еталонна трубка				Досліджувана трубка				Температура повітря, tп 0С
	Покази електроприладів		Покази термопар, мВ		Покази електроприладів		Покази термопар, мВ
	І, А	U, В	1Е	2Е	І, А	U, В	1Д	2Д
1 2 3 4 5

Контрольні запитання

1. В чому полягає фізична суть процесу теплового випромінювання?

2. Як записуються закони Стефана-Больцмана і Кірхгофа?

3. Що стверджує закон Планка?

4. Що розуміють під ступенем чорноти тіла?

5. Що розуміють під коефіцієнтами поглинання, відбивання, проникності?

6. Що характеризує коефіцієнт випромінювання?

7. Як визначати ефективне і результуюче випромінювання?

8. Що характеризує приведений коефіцієнт випромінювання двох тіл?

9. Що таке теплова рівновага двох тіл?

Лабораторна робота № 10