辐射导入

了解灰体辐射

表面的发射率ε是相对于“黑体”发射的最大辐射热通量或发射功率E的量度。这个黑体发射功率从基础物理学定义为：

其中当温度以开尔文度表示时，常数σ的值=5.67×10^-8 W/m^2-K。然后简单地计算发射率

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当有多个表面交换辐射时，所有表面都同时接收和发射能量。如果两个表面都是黑色（ε=1）且彼此非常接近，则从表面1到表面2的辐射热流简单地为：

如果其中一个表面为灰色（ε<1），则需要包括额外的热阻，如下所示：

这减少到

记住，这是两个非常接近的表面的辐射通量，一个表面为黑色，一个为灰色。

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了解灰体辐射

要求您测量金属表面的发射率。为此，您将获得一个加热板，该板的一半涂成黑色。另一半是抛光金属。请注意，由于板厚且导热率高，因此板处于均匀温度。温度应为90°C左右，以便于感受辐射。在相同条件下，比较从金属（灰色）表面到涂漆（黑色）表面（ε=1）的传热。使用热通量传感器测量板的辐射发射。将传感器安装到您的小铝块上，以提供散热器。使用一块黑色（电气）胶带为热流传感器提供近似黑色的表面（ε=1）。

1.先将手靠近盘子的一半，然后将另一半放在盘子上，以感受黑色和灰色表面之间的差异。注意如果你走得更远的感觉。不要碰盘子。天气很热。

2.在不接触板的情况下，将自由热电偶放在板和加热器之间，以测量板温度。保持热流传感器靠近，但不要接触板。对于每个黑色和灰色曲面，需要大约20秒的数据并保存在一个文件中。记录板和传感器的温度，以及从板的每一半到下面传感器的测量热流。找到抛光金属的相应发射率。

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3.在相同温度下，灰色表面与黑色表面的感觉有何不同？这是为什么？

4.为了简化系统分析，忽略对流，并假设表面非常接近（传感器和板之间的视图因子为1）。根据介绍中的方程，在这种情况下，两种情况下的热流比应与表面发射率之比成正比。由于传感器假设为黑色（ε=1），因此灰色表面发射率应等于灰色表面热流与黑色表面热流之比。

为了评估，εgray=

5.解释为什么当你把手从热的表面移开时，盘子感觉不到热。（视图因子如何变化？）

6.根据测得的温度，求出两个表面的黑体发射功率，Eb=σT^4。根据引言中的等式，计算从黑色表面到传感器的预测传感器热通量，qцblack。解释热流计算值和测量值之间的任何差异。