Unidad III: Principio y Aplicaciones de la
Transferencia de Calor por RADIACION
Energía radiante
Ley de Stefan-Boltzmann
Cuerpos negros, grises y emisividad
Factor geométrico o de forma
Geometrías básicas
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Heat Transfer by Radiation: Principles and Applications, Summaries of Geology
A comprehensive overview of heat transfer by radiation, covering fundamental principles, key concepts, and practical applications. It delves into the nature of radiant energy, the stefan-boltzmann law, emissivity, and the concept of blackbody radiation. The document also explores the relationship between absorptivity, reflectivity, and transmissivity, and introduces kirchhoff's law. It further examines the application of the stefan-boltzmann law to various geometries, including parallel plates, cylinders, and spheres, and discusses the role of geometric factors in heat transfer calculations. The document concludes with a detailed explanation of the concept of geometric factors and their significance in determining heat transfer rates.
Typology: Summaries
2023/2024
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Unidad III: Principio y Aplicaciones de la
Transferencia de Calor por RADIACION
Energía radiante Ley de Stefan-Boltzmann Cuerpos negros, grises y emisividad Factor geométrico o de forma Geometrías básicas
TRANSFERENCIA DE CALOR POR
RADIACIÓN
Energía radiante: energía emitida a través de ondas electromagnéticas E
E
La energía radiante se emite de un cuerpo son la necesidad de la presencia de una masa: ocurre a través del vacío como cualquier forma de energía en forma de ondas electromagnéticas.
Emisividad: Propiedad de los cuerpos de emitir energía radiante Fluido o sólido semitransparente Es un fenómeno volumétrico (fluidos y sólidos con algún grado de transparencia). Gas Es un fenómeno de superficie^ Vacío o fluido (sólidos y líquidos). Cuerpos ideales (negros): ε = (^1) Sólido o líquido Cuerpos blancos: ε = 0 Cuerpos reales (grises): 0 < ε < 1 E
TRANSFERENCIA DE CALOR POR
RADIACIÓN
0 ≤ ε ≤ 1
Ley de Distribución de Planck: un cuerpo negro a una determinada temperatura emite energía radiante desde la superficie, la cual se distribuye en función de la longitud de onda y la temperatura h = 6.6256x 10
- 34 J s κ = 1.3805x 10
- 23 J/K Co = 2.998x 10 8 m/s
TRANSFERENCIA DE CALOR POR
RADIACIÓN
h: Constante de Planck κ: Constante de Boltzman C o : Velocidad del la luz
𝑏
𝑜 2
5
ℎ ൗ 𝐶𝑜 𝑘 𝜆𝑇 − 1
Absortividad: propiedad de los cuerpos de absorber energía radiante T A
> T
B ε: Emisividad a: Absortividad ρ: Reflexividad τ : Transmisividad a B τ B B A TA T B ρ B
TRANSFERENCIA DE
CALOR POR RADIACIÓN
0 ≤ a ≤ 1 ε B
TRANSFERENCIA DE
CALOR POR RADIACIÓN
Ley de Kirchhof: para un cuerpo negro en equilibrio térmico la energía emitida por ese cuerpo es igual a la energía absorbida por el mismo
ε A = aA
TA A TA A ε A aA
Cuerpos grises: 0 ≤ ε ≤ 1 TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN A 1
A
2
E
1 E 1 ( 1 - ε 1 )( 1 - ε 2
E
1 ( 1 - ε 1
2 ( 1 - ε 2
2 ε 2 ε 1
E
1 ( 1 - ε 2
E
1 ( 1 - ε 1 )( 1 - ε 2
2 Ludwig Edward Boltzmann: ( 20 febrero 1844 - 5 de septiembre 1906 ) fue un físico austriaco pionero de la mecánica estadística
Calor radiado entre dos planos paralelos de áreas iguales 𝑄 𝐴 = 𝐸 1 − 𝐸 1 1 − 𝜀 2 − 𝐸 1 1 − 𝜀 1 1 − 𝜀 2 − 𝐸 1 1 − 𝜀 1 1 − 𝜀 2 2 − 𝐸 1 1 − 𝜀 1 2 1 − 𝜀 2 2 − 𝐸 2 − 𝐸 2 1 − 𝜀 2 − 𝐸 2 1 − 𝜀 1 1 − 𝜀 2 − 𝐸 2 1 − 𝜀 1 1 − 𝜀 2 2 − 𝐸 2 1 − 𝜀 1 2 1 − 𝜀 2 2 TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN 𝑄 𝐴
1
2 1 𝜀 1
2
1 4 − 𝑇 2 4 1 𝜀 1
2
Placas planas infinitas Cilindros A 1 r 2 A 2 Esferas A 1 Ecuación de Stefan-Boltzmann modificada por la emisividad TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN r 1 r 1
A
2 r 2 𝐹𝜀 = 1 1 𝜀 1
𝐴 1 𝐴 2 1 𝜀 2 − 1 𝑄 = 𝜎𝐹 𝜀 𝑇 1 4 − 𝑇 2 4
Radiación entre dos placas e O’ dA 1 e’ α 2 r α 1 a (^) dA 2 O b Factor geométrico o de forma TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN Vista de sección de radiación entre dos placas
TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN 𝑑𝑄 𝑑𝐴 = 𝐸 𝑏 = 𝐼 1 න 0 𝜋 2 𝑐𝑜𝑠𝛼 1 𝑐𝑜𝑠𝛼 2 න 2 𝜋 2 𝑑𝛽 = 𝐼 1 𝜋 𝐼 1 = 𝐸 𝑏 𝜋 = 𝜎𝑇 4 𝜋 𝑑𝑄 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 1 𝑐𝑜𝑠𝛼 2 𝑑𝐴 1 𝑑𝐴 2 𝜋𝑟 2 𝜎 𝑇 1 4 − 𝑇 2 4
Ecuación de Stefan – Boltzmann modificada por la geometría Ecuación de Stefan – Boltzmann modificada por la geometría y la emisividad TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN 𝐹 𝐴 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 1 𝑐𝑜𝑠𝛼 2 𝑑𝐴 1 𝑑𝐴 2 𝜋𝑟 2 𝑄 = 𝜎𝐹 𝐴 𝑇 1 4 − 𝑇 2 4 𝐴 1 𝑄 = 𝜎𝐹 𝐴 𝐹 𝜀 𝑇 1 4 − 𝑇 2 4 𝐴 1 𝑑𝑄 = 𝜎𝐹 𝐴 𝑇 1 4 − 𝑇 2 4 𝑑𝐴 1
Radiación entre un elemento y un plano paralelo TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN
Radiación entre planos perpendiculares TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN