›
›

Bài giảng Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation) - Nguyễn Văn Hạp

Download
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.1 Khái niệm cơ bản về bức xạ nhiệt  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
10.3 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật rắn  
trong môi trường trong suốt  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.1 Khái niệm cơ bản về bức xạ nhiệt  
Quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa  
các vật có nhiệt độ khác nhau và lớn  
hơn 0K. Năng lượng bức xạ truyền  
trong không gian dưới dạng sóng điện  
từ,   0   
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.1 Khái niệm cơ bản về bức xạ nhiệt  
0 A 1  
A
0 R 1  
0 D 1  
R
GR  
D
GA  
AR D 1  
GD  
Nếu A= 1 vật đen tuyệt đối (VD vật có bề mặt sơn  
đen A ~1 )  
R = 1 vật trắng tuyệt đối. (VD không khí xạch)  
D = 1 vật trong tuyệt đối  
D = 0 Vật đục A+R=1  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
ĐL Stefan-Boltzmann:  
Vật đen tuyệt đối (blackbody)  
- Là vật hấp thụ và phát ra hoàn toàn bức xạ  
- Năng lượng bức xạ phát ra từ 1 vật đen tuyệt đối (Định luật Stefan-Boltzmann)  
T
100  
4  
Eo C  
o   
goïi laø heä soá böùc xaï cuûa vaät ñen tuyeät ñoái.  
Co 5,67 W m2 K4  
Ñoái vôùi vaät xaùm phöông trình coù daïng:  
4
T
   
E C  
   
100  
   
C là hệ số bức xạ của vật xám, nó thay đổi tùy theo bản chất trạng  
thái bề mặt và nhiệt độ của vật nghiên cứu. Giá trị của C nằm trong  
khoảng  
0 C Co  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
Độ đen (emissivity)  
4
T
   
C
   
E
Eo  
100  
   
C
Co  
    
4
T
   
C
o    
100  
   
=1 vật đen tuyệt đối  
<1 vật xám  
4
T
   
E  C  
o    
100  
   
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
Độ đen (emissivity)  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
Định luật Kirchhoff  
Ñònh luaät Kirchhoff thieát laäp quan heä giöõa khaû naêng böùc xaï cuûa vaät vôùi  
heä soá haáp thuï A.  
Xét 2 tấm phẳng đặt song song, tấm 1 là vật đen  
tuyệt đối, tấm 2 là vật xám.  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
Định luật Kirchhoff  
Đònh luaät Kirchhoff coù theå phaùt bieåu: “Trong ñieàu kieän caân  
baèng nhieät ñoäng, tyû soá giöõa khaû naêng böùc xaï vaø heä soá haáp  
thu cuûa vaät xaùm ñeàu baèng nhau vaø baèng khaû naêng böùc xaï  
cuûa vaät ñen tuyeät ñoái E0”  
4
T
   
C
   
E
Eo  
100  
   
E
A
   A  
4
   
Eo f T  
T
   
C
o    
100  
   
Ở điều kiện cân bằng nhiệt, đối với các vật xám A = ε  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.2 Các định luật bức xạ nhiệt  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.3 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật rắn trong môi trường trong suốt  
Hai tấm phẳng song song  
Năng lượng trao đổi nhiệt BX giữa hai tấm:  
Q12 = Q1hd – Q2hd  
Vì F1 = F2:  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.3 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật rắn trong môi trường trong suốt  
Thay vào ta được:  
Stefan – Boltzmann  
Kirchhoff: A = ε  
Q12 = Fq12  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.3 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật rắn trong môi trường trong suốt  
Tác dụng của màng chắn  
4
4   
T
T
   
1
2
C
   
0   
100  
n
100  
   
q12c   
Or  
1
1 1  
   
i1 ci 2  
2  
n 1  
1  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.3 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật rắn trong môi trường trong suốt  
Hai vật bọc nhau  
E1 E2  
Q12   
1 1 1  
1  
1F1 F2 2  
4
4   
T1  
100  
T
   
2
2   
Q12  1F1C  
  F E E  
o   
   
   
1 1  
1
100  
   
F E1 E2  
1 1  
Q12   
 1  
1 2  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
10.3 Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật rắn trong môi trường trong suốt  
Màng chắn bọc nhau  
E1 E2  
Q   
12c  
n
n
1
1
1 1  
1 1  
1   
1  
   
F2 2  
Fci ci  
1F1 i1 ci Fci  
i1  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
VD: 2 tấm phẳng song song, t1=300oC, t2 = 500C, 1= 2=0,85, Xác định mật độ  
dòng nhiệt, q12?  
q12=4060,9W/m2  
VD2:  
q12=3625W/m2  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
806 W/m 2  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
a/ q12c = ? tc = ?  
c =0,05  
b/ c=0,1;q12c=?  
T1=800K, T2=500K  
4   
4   
T1  
T
T1  
T
4  
4  
2
2
C
C
0   
0   
100  
n
100  
100  
100  
1
q12c   
2
1
1
1
1
2  
2  
n 1  
1 c 2  
1  
i1 ci 2  
q12c q1c q2c 146 w/ m2  
4
4
T
T
q 1 1  
     
c
1
1c   
 1  
     
100 100  
C0 1 c  
     
= 0,8  
= 0,8  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
1=1  
T1=00F  
q 39752 W / m2  
2=0,5  
q' 3058 W / m2  
T2=15000F  
a/ q=?  
tc 633  
0 C  
b/c=0,08 q’  
tc=?  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
The rate of heat loss from a person by radiation in a large room whose walls are maintained at a  
uniform temperature is to be determined for two cases.  
Assumptions 1 Steady operating conditions exist 2 The surfaces are opaque, diffuse, and gray. 3  
Convection heat transfer is not considered.  
Analysis (a) The rate of heat loss from that person to the walls at a large room which are at a  
temperature of 300 K is  
4
4
8  
Q12 1A1C0 10 (T T2 )  
1
26.9 W  
T2  
ROOM  
(b) When the walls are at a temperature of 280 K,  
T1 = 30C  
1 = 0.85  
A = 1.7 m2  
Qrad  
4
4
8  
Q12 1A1C0 10 (T T2 )  
1
187 W  
TS Nguyễn Văn Hạp – BM CN Nhiệt Lanh – ĐH Bách Khoa Tp.HCM  
Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation)  
Two very large plates are maintained at uniform temperatures. The number of thin aluminum sheets that will reduce  
the net rate of radiation heat transfer between the two plates to one-fifth is to be determined.  
Assumptions 1 Steady operating conditions exist 2 The surfaces are opaque, diffuse, and gray. 3 Convection heat  
transfer is not considered.  
Analysis The net rate of radiation heat transfer between the plates in the case of no shield is  
C0 108 (T 4 T2 )  
4
1
Q12,no shield  
1 1  
 1  
1 2  
3720 W/m2  
The number of sheets that need to be inserted in order to reduce the net  
rate of heat transfer between the two plates to one-fifth can be determined  
from  
4
C0 108 (T 4 T2 )  
1
1
Q12,shields  
Q12,Noshield  
5
1 1  
1
1
 1 Nshield  
1  
1 2  
3,1 3,2  
Nshield 3  
pdf 20 trang myanh 26440 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Chapter 10: Trao đổi nhiệt bức xạ (Heat radiation) - Nguyễn Văn Hạp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhiet_dong_luc_hoc_va_truyen_nhiet_chapter_10_trao.pdf