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试谈发射高温黑体辐射源和设计要求

收藏本文 2024-04-06 点赞:11516 浏览:46851 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:黑体辐射源在辐射测量领域具有极其重要地位,因而一直是各国辐射学界探讨的重点课题。低温和中温黑体辐射源的技术已经较为成熟,而高温黑体辐射源由于其温度较高这一特点,国内只有几家科研机构以及单位能够生产。本论文对开口式高温黑体辐射源进行了设计,为后续的产品实际生产提供参考。设计的高温黑体辐射源技术指标如下:1)黑体空腔有效发射率大于0.998;2)空腔内壁温度分布均匀,温差小于1℃;3)工作温度范围为800-1600℃C;黑体辐射源的探讨主要包括三个方面:黑体辐射源空腔有效发射率计算及空腔结构设计;黑体辐射源的整体热设计;黑体辐射源发射率验证。本论文开展的具体工作如下:首先,用蒙特卡罗法对空腔有效发射率进行了论述计算,浅析了黑体空腔有效发射率的主要影响因素。基于计算结果,对黑体空腔的结构尺寸进行了设计,得到了内壁温度均匀时,有效发射率高于0.998的空腔结构。其次,对高温黑体辐射源进行了整体热设计。包括材料的选择,温度均匀性的实现以及温度稳定性制约三个方面。借助Fluent软件,对高温黑体辐射源的内部温度场进行数值模拟,设计出了一个性能优异的带补偿腔和辅助加热的黑体辐射源。结果表明,最高温度接近1600℃C时,其空腔内壁温差小于1℃。最后,对实际黑体辐射源的发射率验证策略进行了探讨。采取间接测量策略对北京南奇星公司生产的HG-1高温黑体辐射源进行了发射率验证并浅析了测量结果的不确定度。利用该黑体辐射源对德国BRUKER公司生产的VERTEX80V傅里叶红外光谱仪进行了实验校准。关键词:高温黑体辐射源论文空腔有效发射率论文蒙特卡罗法论文温度均匀论文发射率验证论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-10

    图表目录10-13

    1 绪论13-20

    1.1 探讨背景与作用13-14

    1.2 国内外探讨近况14-18

    1.2.1 发射率计算的论述探讨14-16

    1.2.2 高温黑体辐射源实际产品的探讨近况16-18

    1.3 本论文探讨的主要内容18-20

    2 黑体辐射论述基础与空腔有效发射率计算模型20-32

    2.1 黑体辐射论述基础20-22

    2.1.1 发射率定义与分类20-21

    2.1.2 黑体辐射基本定律21-22

    2.2 黑体空腔有效发射率计算模型22-31

    2.2.1 蒙特卡罗法基本原理22-24

    2.2.2 光束追踪算法24-25

    2.2.3 空腔有效发射率计算历程25-31

    2.3 本章小结31-32

    3 黑体空腔有效发射率影响因素浅析与空腔结构尺寸设计32-43

    3.1 黑体空腔有效发射率影响因素浅析32-38

    3.1.1 黑体空腔形状的影响32-33

    3.1.2 黑体内壁材料辐射特性的影响33-36

    3.1.3 观察角度的影响36-37

    3.1.4 黑体内壁温度分布的影响37-38

    3.2 黑体空腔结构尺寸设计38-42

    3.2.1 锥底角设计38-39

    3.2.2 长径比设计39-40

    3.2.3 口径比设计40-41

    3.2.4 空腔结构设计结果41-42

    3.3 本章小结42-43

    4 高温黑体辐射源整体热设计43-59

    4.1 材料选择43-47

    4.1.1 空腔内壁材料选择44-45

    4.1.2 加热丝的选择45

    4.1.3 腔体支撑材料的选择45-46

    4.1.4 保温材料的选择46

    4.1.5 冷却介质选择46-47

    4.2 Fluent模型与求解47-54

    4.2.1 单段加热模型47-50

    4.2.2 辅助加热模型50-52

    4.2.3 带补偿腔的辅助加热模型52-54

    4.3 温度稳定性制约54-57

    4.3.1 温度制约历程55-56

    4.3.2 温度制约算法56-57

    4.4 本章小结57-59

    5 高温黑体辐射源发射率验证与实际运用59-68

    5.1 高温黑体辐射源发射率验证策略59-61

    5.1.1 直接验证59-60

    5.1.2 间接验证60-61

    5.2 不确定度浅析61-63

    5.3 高温黑体辐射源的实际运用63-67

    5.4 本章小结67-68

    6 总结68-70

    致谢70-71

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