warmte-overdracht door straling vindt voornamelijk in het infrarode gebied plaats in de vorm van elektromagnetische golven. Straling uitgezonden door een lichaam is een gevolg van thermische agitatie van zijn samenstellende moleculen. De overdracht van stralingswarmte kan worden beschreven aan de hand van het “zwarte lichaam”.
het zwarte lichaam
het zwarte lichaam wordt gedefinieerd als een lichaam dat alle straling absorbeert die op het oppervlak valt. Echte zwarte lichamen bestaan niet in de natuur-hoewel de kenmerken ervan worden benaderd door een gat in een doos gevuld met zeer absorberend materiaal., Het emissiespectrum van zo ‘ n zwart lichaam werd voor het eerst volledig beschreven door Max Planck.
een zwart lichaam is een hypothetisch lichaam dat alle golflengten van thermische straling die op het lichaam voorkomt volledig absorbeert. Dergelijke lichamen reflecteren geen licht en lijken daarom zwart als hun temperaturen laag genoeg zijn om niet zelf-lichtgevend te zijn. Alle zwarte lichamen verwarmd tot een bepaalde temperatuur zenden thermische straling uit.,
de stralingsenergie per tijdseenheid van een zwart lichaam is evenredig met het vierde vermogen van de absolute temperatuur en kan worden uitgedrukt met de wet van Stefan-Boltzmann als
de constante van Stefan-Boltzmann in imperiale eenheden
σ = 5,6703 10-8 (W/m2K4)
= 1,714 10-9 ( Btu/(h ft2 oR4) )
= 1.,19 10-11 ( Btu/h in2 oa4) )
- de Warmte straling van een zwart lichaam – omgeving het absolute nulpunt (pdf)
Voorbeeld – Warmte Straling van het oppervlak van de Zon
Als de temperatuur van het oppervlak van de zon is 5800 K) en als we aannemen dat de zon kan worden beschouwd als een zwart lichaam de straling energie per oppervlakte-eenheid kan worden uitgedrukt door het wijzigen (1) om
q / A = σ T4
= (5.6703 10-8 W/m2K4) (5800 K)4
= 6.,42 107 (W/m2)
Grijze Lichamen en Emissiviteit Coëfficiënten
Voor andere objecten dan ideaal zwart lichaam (‘grijze lichamen’) de Wet van Stefan-Boltzmann kan worden uitgedrukt als
q = ε σ T4 A (2)
waar
ε = emissie coëfficiënt van het object (een – 1 – voor een zwart lichaam)
Voor de grijze lichaam van de invallende straling (ook wel bestraling) wordt deels gereflecteerd, geabsorbeerd of uitgezonden.,
De emissiviteitscoëfficiënt ligt tussen 0 < ε < 1, afhankelijk van het type materiaal en de temperatuur van het oppervlak.
- geoxideerd ijzer bij 390 of (199 oC) > ε = 0,64
- gepolijst koper bij 100 of (38 oC) > ε = 0.,03
- emissiviteitscoëfficiënten voor sommige gangbare materialen
netto Stralingsverliessnelheid
als een warm object energie uitstraalt naar zijn koelere omgeving, kan de netto stralingswarmteverliessnelheid worden uitgedrukt als
- Stralingsconstanten voor sommige gangbare bouwmaterialen
warmteverlies van een verwarmd oppervlak naar een onverwarmde omgeving met gemiddelde stralingstemperatuur worden aangegeven in de onderstaande grafiek.,
Download en print warmteoverdracht door Stralingskaart
Calculator voor stralingswarmte
Deze calculator is gebaseerd op Vergelijking (3) en kan worden gebruikt om de warmtestraling van een warm object naar een koudere omgeving te berekenen.
merk op dat de ingangstemperaturen in graden Celsius zijn.
ε – emissiviteitscoëfficiënt
th – object hot temperature (oC)
tc – omgeving cold temperature (oC)
Ac-object area (m2)
Load Calculator!,
de cosinuswet van Lambert
warmte-emissie van een oppervlak in een hoek β kan worden uitgedrukt met de cosinuswet van Lambert als