TC por radiación
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Tema 5a. TC por radiacion: 1.Intro: Radiacion: TC mediante el desplazamiento de ondas electromagneticas, no necesita presencia de un medio material, se desarrolla de forma optima en el vacio. Ejemplos de TC por radiacion: energia q llega a la Tierra procedente del sol; hornos, calderas, calentadores electricos; perdidas de calor d eqipos y conducciones hacia el exterior. Propiedades rad: teoria dualistica onda-corpusculo(emision y recepcion→fotones, transmision:ondas electrmg cn velocidad y longitud d onda). Radiacion termica: energia radiante q emite un cuerpo en virtud de su T. Cualqier cuerpo cn mayor T de 0K emite radiacon termica, a T bajas los flujos de rad son muy bajos, al↑T→↓λ→↑ν→↑E fotones emitidos; propiedades s explican mediante la teoria onda-corpusculo; rad termica en espector electromgntic: parte del UV, todo visible y IR; caudal d calor imp a ↑Ts; rad emitida indep rad emitida x otra superficie a la vista o en contacto cn la 1a.
Cuerpo a diferente T: cuerpos calientes pierden energía(se enfrian), los frios absorben E(se calientan). El intercambio de calor por radiacion puede ser un fenomeno volumetrico(gases y algunos liqs y sols transp), o superficial: sols no transp y resto liqs. 2.Emision de la radiacion.Cuerpo negro: E maxima emitida a una T→cuerpo negro: cuerpo ideal q emite y absorbe la cantidad maxima posible de radiacioncon cualqier longitud de onda, a cualqier T. Caracteristicas: absorbedor ideal: absorbe todo no refleja nada; emisor ideal: ningun cuerpo emite mayor cantidad de E a cada λ y T; emisor difuso: la intensidad d rad no varia con la direccion; ceniza y nieve, cuerpos reales q se aprox al cconcepto de cuerpo negro. Poder emisor: flujo de radiacion emitido por una superficie. Dos tipos: poder emisor monocromatico o espectral(una unica λ); poder emisor total(rad emitida cn cualqier λ). Poder emisor de un cuerpo negro→Ley Stefan Boltzmann. Superficies no negras: rad emitida a una T y λ es inferior a la del cuerpo negro. Emisividad: relacion entre el poder emisor de la superficie y la del cuerpo negro, tipos: emisividad total hemiesferica, monocromatica hemiesferica. Las sup no negras pueden no ser emisores difusos, puede emitir cn distinta intensidad dependiendo d la direccion espacial. 3.Flujos de radiacion: consideraciones geometricas: angulo plano: la longitud de un arco es equivalente en magnitud al angulo plano q subtiende; angulo solido: sup d un casqete esferico sobre una esfera d radio unidad. Intensidad de radiacion emitida: cantidad d E radiante q se emite en una direccion por unidad de area normal de dicha direccion y por unidad de angulo solido en torno a esta misma direccion. Poder emisor direccional: cntidad de E radiante q s emite en la direccion, por unidad de area de amision. Intensidad radiacion incidente: cantidad de energia radiante q incide desde una direccion por unidad d area normal a dicha direccion y x unidad d angulo solido en torno a esta misma direccion. Irradiacion: flujo de radiacion incidente sobre una superficie desde todas las direcciones de la hemiesfera. Radiacion difusa: la intensidad incidente es indep de la direccion. Radiosidad: caudal d calor q abandona una unidad de superficie en todas direcciones. 4.Recepcion de la radiacion: Absortancia: radiacion absorbida/radiacion incidente; Reflectancia: radiacion reflejada/rad incidente; Transmitancia: rad transmitida/rad incidente. Tipos de radiacion: especular(sup lisas) o difusa(sup rugosas).
5.Ley de Kirchoff.Superficies grises: superficie negra cerrada con un cuerpo de sup pequeña en su interior, s encuentran en equilibrio termico. Ley de Kirchoff: la emisividad hemiesferica total de una superficie a una T es igual a la absortancia hemiesferica total para la rad q proviene de un cuerpo negro a la misma T, reqisitos: rad difusa, emisor en eqilibrio cn la superficie en cuestion. Superficies grises: aqellas en la q emisividad y absortancia son indep de λ. Solo se comportan como sup grises a un determinado valor de λ.
Radiacion entre superficies. Factor de vision: fracción de rad difusa q sale de una sup A y llega a la sup A'. Caudal neto d calor transferido: Q12=σ·A·F·(T41-T42). Relaciones del factor de visión: -Principio de reciprocidad: dependiendo d la sup q se considere para calcular el caudal de calor intercambiado (A1·F12=A2·F21); -Principio de no visibilidad: si una sup no puede verse a si misma, el caso de un sup plana o convexa, el factor de vision con respecto a ella misma será 0(F11=0); -Principio de conservacion: si la sup A1 solo ve a A2 el factor de vision es 1, pero si A1 ve mas sup la rad es la suma d los flujos de rad q llegan a todas las sup dl sistema(F11+F12+F13+...=1); -Principio de aditividad: el FV de una sup i hacia una sup j q es igual a la suma d los factores d fision dsd la sup i hacia las partes d la sup j (Fi(jk)=Fij+Fik); -Principio de simetria: dos o mas sup q poseen simetria cn respecto a una tercera, tendran factores d vision identicos dsd esa sup (si las sup j y k son simetricas respecto la sup i entonces Fij=Fik).