värmeöverföring genom strålning sker i form av elektromagnetiska vågor huvudsakligen i det infraröda området. Strålning som avges av en kropp är en följd av termisk agitation av dess komponerande molekyler. Strålningsvärmeöverföring kan beskrivas med hänvisning till den ”svarta kroppen”.
den svarta kroppen
den svarta kroppen definieras som en kropp som absorberar all strålning som faller på dess yta. Faktiska svarta kroppar existerar inte i naturen – även om dess egenskaper approximeras av ett hål i en låda fylld med mycket absorberande material., Emissionsspektrumet för en sådan svart kropp beskrevs först fullständigt av Max Planck.
en svart kropp är en hypotetisk kropp som helt absorberar alla våglängder av termisk strålning som förekommer på den. Sådana kroppar reflekterar inte ljus och verkar därför Svart om deras temperaturer är tillräckligt låga för att inte vara självlysande. Alla svarta kroppar uppvärmda till en given temperatur avger termisk strålning.,
strålningen energi per tidsenhet från en svart kropp är proportionell mot den fjärde kraften i den absoluta temperaturen och kan uttryckas med Stefan-Boltzmann lag som
Stefan-Boltzmann konstant i kejserliga enheter
σ = 5.6703 10-8 (W/M2k4)
= 1.714 10-9 ( BTU/(h ft2 oR4) )
= 1.,19 10-11 ( Btu/(h in2 oR4) )
- värmestrålning från en svart kropp – omgivningar absolut noll (pdf)
exempel – värmestrålning från solens yta
om solens yttemperatur är 5800 K och om vi antar att solen kan betraktas som en svart kropp kan strålningsenergin per enhetsområde uttryckas genom att ändra (1) till
q / a = σ T4
= (5.6703 10-8 w/m2k4) (5800 K)4
= 6.,42 107 (W/m2)
grå kroppar och Emissivitetskoefficienter
För andra objekt än ideala svarta kroppar (”grå kroppar”) kan Stefan-Boltzmann – lagen uttryckas som
q = ε σ T4 A (2)
där
ε = emissivitetskoefficient för objektet (en – 1-för en svart kropp)
för den grå kroppen reflekteras den infallande strålningen (även kallad bestrålning) delvis, absorberas eller överförs.,
emissivitetskoefficienten ligger i intervallet 0< ε< 1, beroende på typ av material och ytans temperatur.
- oxiderat järn vid 390 av (199 oC)> ε = 0,64
- polerad koppar vid 100 av (38 oC)> ε = 0.,03
- emissivitetskoefficienter för vissa vanliga material
netto Strålningsförlusthastighet
om ett hett föremål utstrålar energi till sin svalare omgivning kan nettostrålningsvärmeförlusthastigheten uttryckas som
- Strålningskonstanter för vissa vanliga byggmaterial
värmeförlust från en uppvärmd yta till ouppvärmda omgivningar med genomsnittliga strålningstemperaturer anges i diagrammet nedan.,
ladda ner och skriv ut värmeöverföring med Strålningsdiagram
Radiation Heat Transfer Calculator
denna räknare är baserad på ekvation (3) och kan användas för att beräkna värmestrålningen från ett varmt objekt till kallare omgivningar.
Observera att ingångstemperaturerna är i grader Celsius.
ε – emissivitetskoefficient
TH-object hot temperature (oC)
TC – omgivningar cold temperature (oC)
Ac – object area (m2)
Load Calculator!,
Lamberts cosinuslag
värmeutsläpp från en yta i en vinkel β kan uttryckas med Lamberts cosinuslag som