Transferul de caldura prin radiatieRadiatiaTransferul de caldurarealizat de radiatia electromagnetica constituie transferul de caldura radiant. Radiatia actioneaza independent de mediul prin care are loc si depinde de temperatura, geometrie si structura suprafetelor ce emit sau absorb caldura. Tranmiterea caldurii prin radiatie nu necesita un suport material (purtatori materiali de energie), radiatia putandu-se propaga si in vid. (Folosirea radiatiilor infra rosii (IR) la uscarea in vid a alimentelor).Caldura transmisa prin radiatie este importanta la niveluri mari ale temperaturii. Ea este importanta pentru cuptoare, uscatoare pe baza de radiatii.Toate corpurile emit radiatii.La suprafata unui corp, o radiatie incidenta poate fi absorbita, reflectata sau transmisa. 1 + + Pentru corpurile opace 0.Daca=1 corpul absoarbe total radiatia incidenta (corpul negru)Corpul negru absolutEste un concept: corpul ce absoarbe total radiatia incidenta pe suprafata sa. Din aceasta cauzareflectarea undelor este nula si apare perfect negru Absorbanta =100%Corpul negru este si emitator perfect: la o anumita temperatura corpul negru emite cantitatea maxima de energie posibila pentru aceasta temperatura. Aceasta valoare se numeste radiatia corpului negru.Corpul negru emite radiatii la toate lungimile de unde, pentru fiecare temperatura existand un maxim al intensitatii radiante ce corespunde unuei anumite lungimi de unda.Proprietati apropiate de corp negru pot avea mai multe materiale si suprafete, nu neapatr de culoare neagra.Legea Stefan- BoltzmannLegea StefanBoltzmann, stipuleaz c energia total radiat de o unitate de suprafa a corpului negru ntr-o unitate de timp (radia iacorpului negru, emitan a sau fluxul emis, W/m2),este direct propor ional cu puterea a patra a temperaturii absolute (K) : = 5.73 x 10-8 J m-2 s-1K-4este constanta Stefan-Boltzmann4T E Corpul griCorpurile reale se numesc corpuri si, pentru aceste corpuri se defineste o emisivitatea, , (numar subunitar). Corpul negru are 1.Corpurile reale (gri) nu emit atata energie cat s-ar prezice conform temperaturii. Energia emisa se calculeaza cu relatia:E = T 4

Factorul de absorbtie al unui corp este egal cu factorul lui de absorbtie (o forma a legii lui Kirchhoff) Schimbul de caldura radiant intre doua suprafete Se consideradoua suprafete negre (corp negru) plane, egale siparalele. Suprafetele se afla la temperaturileT1 si T2.Debitul de caldura emis de suprafta (1) este:41 1T A Q Debitul de caldura emis de suprafta (2) este42 2T A Q [ ]4241 2 1T T A Q Q Q Energia neta primita de suprafa 2 esteDac suprafetele nu sunt paralele numai o mica parte din radiatia fiecareiaeste interceptata de cealalta suprafata. In acest caz se introduce un factor geometric F1,2 care reprezinta fractia din radiatia ce paraseste suprafata 1 in toate directiile si este receptata de fata 2. ( )2 , 14241 2 1F T T A Q Q Q Daca suprafetele nu sunt egale1 , 2 2 2 , 1 1F A F A ( ) ( )1 , 24241 2 2 , 14241 1F T T A F T T A Q 1 , 242412 1,242411100 100 100 100 11]1

,_

,_

11]1

,_

,_

T TAT TA Q

,_

+

,_

+1111 112 211 1 , 21 , 2 AAFPentru corpuri griDaca F2,1=1, A1/A20, 21atunci 2,11Valorile factorilor geometrici sunt date de relatii complcate, cu exceptia unor cazuri simple. Pentru calcule aproximative se utilizeaza tabele care du valorile factorilor geometrici. Daca un corpmicaflat la temperatura T1este inconjurat de o suprafatainchisa, la temperatura T2 atunci F2,1 =1 . In acest caz 1,2 este egal cu 1Acest lucru permite calculul debitulu de caldura care este transferat de la peretele cald al incintei (cuptor) catre un corp aflat in interior (coacerea painii) sau de la un corp cald ce se raceste (carnea in refrigerator) ( )4241T T A Q Daca peretele incintei se considera a aveaemisivitatea 1, atunci debitul de caldura tranferat catre corpul din incinta (sau de la corpul din incinta) se calculeaza cu relatia:Unde este emisivitatea corpului din incinta iar A suprafta acestuia.ExempluCalculai debitul de cldur transferat unei pini ntr-un cuptor aflat la o temperatur uniform de 177C, dac valoarea coeficientului de emisie al suprafeei pinii este 0,85. Suprafaa total a pinii este 0,0645 m2 i temperatura acesteia 100 C.( ) ( )4 4 8 4 41 2Q A T T 0, 06450, 855, 73 10 450 373 68 W