Apuntes diapositivas transferencia de calor por radiación - Transferencia de calor UNMDP, Diapositivas de Calor y Transferencia de Masa

¡Descarga Apuntes diapositivas transferencia de calor por radiación - Transferencia de calor UNMDP y más Diapositivas en PDF de Calor y Transferencia de Masa solo en Docsity! Radiación 1 Radiación térmica Ultravioleta (UV) 0.1 < l < 0.4 mm Visible (VIS) 0.4 < l < 0.76 mm Infrarrojo (IR) 0.76 < l < 100 mm Radiación La radiación térmica es emitida en forma continua por toda la materia a T>0K. La velocidad de la emisión de radiación térmica se incrementa al aumentar la temperatura. • No precisa de medio material (también puede transmitirse a través del vacío) • Medio no participante (normalmente el aire se considera transparente a la radiación). – Fenómeno superficial. – Intercambio entre superficies. • Medio participante (fundamentalmente gases de combustión). – El medio absorbe, emite y dispersa radiación. Radiación Radiación 2 Radiación En cuerpos transparentes  fenómeno volumétrico En cuerpos opacos  se considera que el fenómeno es superficial Propiedades promedio para todas las direcciones y todas las l:  4s0 , T σ. A Q .),()(     lll dTETE bb El poder de emisión de un cuerpo negro a la temperatura absoluta Ts está dada por la Ley de Stefan-Boltzmann: Radiación de cuerpo negro Radiación 5 Reflectividad En la práctica se supone que las superficies reflejan en forma: . Depende de la dirección de la radiación incidente y también de la dirección de la reflexión. DIFUSAESPECULAR Absortividad La absortividad de un material prácticamente no depende de la temperatura de la superficie. Sin embargo, depende fuertemente de la distribución espectral de la energía incidente, y ésta de la temperatura de la fuente de radiación. Radiación 6 Absortividad. Aproximación razonable si no hay mucha diferencia entre las temperaturas de la superficie y de la fuente de irradiación. Si se supone una cavidad isoterma a temperatura T en cuyo interior se coloca una pequeña superficie no negra. El equilibrio térmico implica que lo que absorbe es igual a lo que emite: para una superficie gris y difuso: Ley de Kirchoff. Un cuerpo en equilibrio termodinámico emite tanta energía como la que absorbe. Intensidad de radiación. La radiación es emitida en todas direcciones hacia el espacio hemisférico y la que se emite a través del área dS es proporcional al ángulo sólido subtendido por dS. Es la cantidad que describe la magnitud de la radiación emitida o incidente en una dirección especificada en el espacio. Radiación 7 Intensidad de radiación. La energía que se emite a través del área dS también es proporcional al área radiante dA según la ve un observador sobre dS. Intensidad de radiación. El flujo de radiación es el poder de emisión E (la velocidad a la cual se emite la energía de radiación por unidad de área de la superficie emisora), el cual se puede expresar en la forma diferencial como: La intensidad de radiación se define como: Radiación 10 El análisis de radiación sobre un recinto cerrado que consta de N superficies requiere la evaluación de N2 factores de visión. Sin embargo, se puede demostrar que solo es necesario evaluar ½.N.(N-1) factores de visión en forma directa gracias a que existen algunas relaciones fundamentales entre ellos: • Relación de reciprocidad • Regla de la suma La suma de los factores de visión desde la superficie i de un recinto cerrado hacia todas las superficies del propio recinto, incluso hacia sí misma, debe ser igual a la unidad. Relaciones fundamentales del factor de visión. • Regla de la superposición El factor de visión desde una superficie i hacia una superficie j que es igual a la suma de los factores de visión desde la superficie i hacia partes de la superficie j. Relaciones fundamentales del factor de visión. Ver ejemplo 13-2. (Cengel 4ta. Ed.) Radiación 11 • Regla de la simetría si las superficies j y k son simétricas con respecto a la superficie i entonces Fij = Fik. Aplicando la regla de reciprocidad es posible demostrar que, en este caso, Fji= Fik . Relaciones fundamentales del factor de visión. Ver ejemplo 13-3. (Cengel 4ta. Ed.) )(.A)(.A Q 2211 TETE bb   Si se considera un recinto cerrado que consta de N superficies negras mantenidas a temperaturas específicas. SI 1 y 2 son dos superficies negras generales mantenidas a temperaturas uniformes ( no hay reflexión): Transferencia neta de Calor por radiación entre superficies negras. Radiación 12 )(.A)(.A Q 2211 TETE bb   La transferencia neta de calor por radiación desde una superficie opaca, difusa y gris i se expresa:: Transferencia neta de Calor por radiación desde/hacia una superficie Transferencia neta de Calor por radiación desde/hacia una superficie )(.A)(.A Q 2211 TETE bb   Resistencia de la superficie a la radiación Fuerza impulsora Radiación 15 Blindajes contra la radiación El papel del blindaje es reducir la velocidad de la transferencia de calor por radiación colocando láminas delgadas de alta reflectividad. Por ejemplo: Radiación 16 Efecto de la radiación en la medición de T Un instrumento de medición de temperatura indica la temperatura de su sensor. . Cuando el sensor está rodeado por superficies que se encuentran a temperaturas diferentes a la del fluido, tiene lugar el intercambio por radiación entre el sensor y las superficies circundantes. Cuando se equilibran entre sí las transferencias de calor por convección y radiación, el sensor indicará una temperatura que cae entre la del fluido y la de las superficies. Radiación atmosférica y solar La radiación solar sufre una atenuación a través de la atmósfera. Las moléculas de gas así como las partículas suspendidas en la atmósfera emiten radiación y la absorben, debilitando la energía solar que llega a la superficie terrestre (950 W/m2) en un día claro y mucho menos en los días nublados o con smog. Radiación 17 Radiación atmosférica y solar Tcielotemperatura efectiva del cielo Radiación atmosférica y solar La radiación del cielo absorbida por una superficie resulta: