[發明專利]一種基于熱量變化的地面材料反照率測試方法及系統

有效

• 申請號: 202210615442.1
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN115165955B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 薛育聰;葛堅;徐婉清;趙佳紅;陸江;羅曉予
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/48;G01N21/55;G01D21/02
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 施春宜

1.一種基于熱量變化的地面材料反照率測試方法，其特征在于：包括如下工藝步驟：

步驟1)，將截面積為A、高度為H的地面材料試樣放置于保溫容器中，并在試樣與保溫容器間涂抹凡士林，使二者緊密接觸；將試樣在高度方向上平均劃分為n層，其中，20≥n≥5，并在各層中央埋入試樣內部溫度傳感器；將試樣表面溫度傳感器淺埋于地面材料試樣內；將空氣溫度傳感器固定于地面材料試樣正上方；將太陽輻射傳感器置于地面材料試樣旁；

步驟2)，準備階段：打開遮陽板，使地面材料試樣處于陰影中，當各試樣內部溫度傳感器間的偏差小于5％且各層溫度在10分鐘內的變化幅度不超過5％時，數據采集及處理系統提示可繼續測試；

步驟3)，第一階段：合攏遮陽板，使地面材料試樣暴露于太陽輻射下，將該階段所持續的時間記為t₁，風速傳感器連續監測該階段內風速變化情況，數據采集及處理系統計算得到這段時間內太陽輻射總量Q_ra、試樣吸收的熱量Q_ab及地面材料表面與空氣的時均溫差T₁；其具體為：

3-1)，根據太陽輻射傳感器連續監測的太陽輻射強度I，數據采集及處理系統計算得到第一階段內的太陽輻射總量Q_ra，其所依據的公式為：

3-2)，根據地面材料試樣比熱容c_p,mat、密度ρ_mat、試樣內部溫度傳感器監測的試樣第1層在該階段起始時的溫度T_0,lay,1及在該階段結束時的溫度T_1,lay,1，數據采集及處理系統計算得到試樣第1層在第一階段內的熱量變化情況Q_ab,1，其所依據的計算公式為：同樣，計算得到試樣第2層至第n層在第一階段內的熱量變化情況，分別記為Q_ab,2……Q_ab,n；數據采集及處理系統計算得到試樣在第一階段內吸收的熱量Q_ab，其所依據的計算公式為：

3-3)，根據試樣表面溫度傳感器連續監測的試樣表面溫度T_sur及空氣溫度傳感器連續監測的空氣溫度T_air，數據采集及處理系統計算得到第一階段內的地面材料表面與空氣的時均溫差T₁，其所依據的計算公式為：

步驟4)，第二階段：打開遮陽板，使地面材料試樣處于陰影中，將該階段所持續的時間記為t₂，風速傳感器連續監測該階段內風速變化情況，數據采集及處理系統計算得到這段時間內試樣釋放的熱量Q_re及地面材料表面與空氣的時均溫差T₂；其具體為：

4-1)，根據地面材料試樣比熱容c_p,mat、密度ρ_mat、試樣內部溫度傳感器監測的試樣第1層在該階段起始時的溫度T_1,lay,1及在該階段結束時的溫度T_2,lay,1，數據采集及處理系統計算得到試樣第1層在第二階段內的熱量變化情況Q_re,1，其所依據的計算公式為：同樣，計算得到試樣第2層至第n層在第二階段內的熱量變化情況，分別記為Q_re,2……Q_re,n；數據采集及處理系統計算得到試樣在第二階段內釋放的熱量Q_re，其所依據的計算公式為：

4-2)，根據試樣表面溫度傳感器連續監測的試樣表面溫度T_sur及空氣溫度傳感器連續監測的空氣溫度T_air，數據采集及處理系統計算得到第二階段內的地面材料表面與空氣的時均溫差T₂，其所依據的計算公式為：

步驟5)，數據采集及處理系統判別第一階段與第二階段內風速最大偏差是否超過10％，若不超過，則認為此次測試有效，繼續數據處理過程；若超過，則提示此次測試失敗，并應重新由步驟2)開始測試；

步驟6)，數據采集及處理系統輸出試樣表面與測試環境的對流換熱系數h，其所依據的計算公式為：根據空氣密度ρ_air、空氣定壓比熱容c_p,air及劉易斯準則數Le，數據采集及處理系統輸出試樣表面與測試環境的對流傳質系數h_m，其所依據的計算公式為：數據采集及處理系統輸出試樣表面的反照率α，其所依據的計算公式為：