Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 13 Promieniowanie Promieniowanie jest to rodzaj ruchu ciepła polegający na emisji i absorpcji energii promienistej, którą jedno ciało oddaje drugiemu.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 13 Promieniowanie Promieniowanie jest to rodzaj ruchu ciepła polegający na emisji i absorpcji energii promienistej, którą jedno ciało oddaje drugiemu."— Zapis prezentacji:

1 Wykład 13 Promieniowanie Promieniowanie jest to rodzaj ruchu ciepła polegający na emisji i absorpcji energii promienistej, którą jedno ciało oddaje drugiemu przez warstwę przeźroczystego środowiska lub przez próżnię. E E.aE.a E.rE.r E.tE.t E – cały strumień padający E. r – strumień odbity E. a – strumień zaabsorbowany E. t – strumień przepuszczony

2 Proces ruchu ciepła przez promieniowanie ujmują prawa Plancka, Stefana – Boltzmanna, Kirchhoffa i Lamberta. Ilość ciepła wymieniana na drodze promieniowania zależy nie wprost od różnicy temperatur obu ciał tak jak w przypadku konwekcji, przewodzenia, ale od różnicy czwartych potęg temperatur bezwzględnych.

3 Prawo Lamberta Lambert zajmował się promieniowaniem powierzchni płaskiej i stwierdził, że energia wypromieniowana przez płaszczyznę w kierunku odchylonym od normalnej maleje z cosinusem kąta odchylenia. Schemat pomocniczy do rozważań prawa Lamberta

4 Promieniowanie elementu dF 1 na element dF 2 E – energia wypromieniowania (współ. proporcjonalności) 0 – odnosi się do ciała doskonale czarnego Prawo Lamberta nie jest zupełnie ścisłe. Jest ono prawdziwe tylko dla ciał doskonale czarnych, dla innych zaś w obszarze β 1 wynoszącym 0 -60°. Największe odchylenie od tej reguły dają powierzchnie polerowane.

5 Prawo Plancka Planck podaje zależność między energią wysyłaną przez ciało promieniujące, jego temperaturą i długością fali emitowanego promieniowania. Zależność tę ujął wzorem słusznym tylko dla ciała doskonale czarnego. [W/m 3 ] Intensywność promieniowania dla danej długości fali lub intensywność względna h – stała Plancka c – prędkość światła – długość fali k – stała Boltzmanna T – temperatura bezwzględna

6 Promieniowanie pełne objęte półkulą zakreśloną nad powierzchnią, tj. skierowane nie tylko prostopadle, ale pod wszystkimi możliwymi kątami, wyraża się intensywnością razy większą według Lamberta h = J s k = J K -1 c = m s -1

7 Intensywność promieniowania I 0 =f( T) Im wyższa temperatura, tym bardziej maksimum intensywności promieniowania przesuwa się w lewo, tj. ku promieniowaniu świetlnemu.

8 Prawo Stefana - Boltzmanna Suma energii wypromieniowanej przez jednostkę powierzchni ciała doskonale czarnego na wszystkich długościach fali w pewnej temp. T. gdzie C 0 = W m -2 K -4 stała Stefana-Boltzmanna (stała promieniowania ciała doskonale czarnego) UWAGA: stała SB bywa podawana jako W m -2 K -4 wtedy temperatury nie są dzielone przez 100 we wzorze SB.

9 Prawo Stefana - Boltzmanna podane dla ciał doskonale czarnych, daje się zastosować do ciał tzw. szarych, ciał które promieniują również na wszystkich długościach fali, ale słabiej. – zdolność emisji, stopień czarności lub emisyjność

10 Wymiana ciepła przez promieniowanie między ciałami stałymi. Dwie płyty równoległe Zakładamy, że szare płyty są tak blisko położone i tak duże, że całe ich promieniowanie ulega wymianie. Schemat objaśniający zachowanie się energii promienistej E 1 ciała 1 Schemat objaśniający zachowanie się energii promienistej E 2 ciała 2

11 Powierzchnia zimniejsza 2 absorbuje a 2 E 1 z koleji powierzchnia 1 absorbuje odbija z ostatniej ilości energii powierzchnia 2 pochłania układając szereg znajdziemy, że w sumie powierzchnia 2 zaabsorbuje

12 suma wyrazów szeregu tego typu daje wyrażenie ostateczny bilans daje zysk ciepła na rzecz ciała 2

13

14 zastępcza zdolność emisji [W]

15 zastępcza zdolność emisji [W] Jeżeli jedno ciało o powierzchni F 1 jest całkowicie otoczone powierzchnią F 2 wtedy: Wymiana ciepła przez promieniowanie między ciałami stałymi. Ciało całkowicie otoczone powierzchnią

16 Promieniowanie słoneczne i ziemskie Wyznaczenie ciepła doprowadzonego promieniowaniem słonecznym jest nieraz istotne w technice przemysłowej. Większe zbiorniki ustawione są najczęściej na dworze i podlegają promieniowaniu słonecznemu. Jeżeli zawierają płyny o niskiej temperaturze wrzenia, fakt ten musi być wzięty w rachubę. Nie jest obojętne, czy ustawiamy np. zbiorniki ciekłego NH 3 w cieniu pod lekkim dachem, czy też bez niego. W ostatnim przypadku, zwłaszcza w klimacie o dużym nasłonecznieniu, ciśnienie panujące w takich zbiornikach będzie wyższe. Każde ciało wystawione na promieniowanie słoneczne pobiera tą drogą ciepło, a równocześnie pewną jego ilość traci wypromieniowując je w przestrzeń.

17 Ciepło promieniowania słonecznego zaabsorbowane przez ciało opromieniowane wyznacza się równaniem a 1 - jest zdolnością absorpcyjną, jaką ciało wykazuje w odniesieniu do promieni słonecznych, F 1 - jest powierzchnią opromieniowaną ciała - współczynnikiem konfiguracji, d a - współczynnikiem przezroczystości atmosfery, T s - temperaturą słońca,

18 Dla praktycznych obliczeń przyjmuje się d a = 0,82, T s = 6000°K. Jeszcze dalej upraszcza się podane równanie, jeżeli wyrazy c 0,, d a oraz T s 4 przedstawić jako jedną wielkość zastępczą E s, która reprezentuje efektywną energię, jaką zaabsorbowałoby ciało doskonale czarne z promieniowania słonecznego na jednostkę powierzchni.

19 Z drugiej strony ciało wypromieniowuje pewną ilość ciepła Q z w przestrzeń. Znajdzie tu zatem zastosowanie równanie dla przypadku promieniowania ciała w przestrzeni zamkniętej o bardzo dużej powierzchni w porównaniu z powierzchnią ciała. T 0 w dzień przyjmuje się równe –43°C a w nocy – 273°C.

20 Ostatecznie

21 Zdolność absorpcyjna promieni słonecznych dla różnych ciał Materiała a Asfalt0,89Papa0,88 Cegła czerwona0,70-0,77Ocynkowane żelazo nowe0,66 Dachówka czerwona0,65-0,74Ocynkowane żelazo stare0,89 Farba biała0,12-0,26Papier biały0,27 Farba czarna0,97-0,99Stal polerowana0,45 Glin polerowany0,26Stal utleniona, zardzewiała0,74 Miedź polerowana0,26

22 GodzinaEsEs , , , , ,5 Wartości E s (W m -2 ) pod kątem 40° szerokości geograficznej bez zachmurzenia dla powierzchni poziomej

23 Sposób korzystania z zależności dla promieniowania pokazano w zadaniu 6 – zob. plik Zad6.mcd Zadanie


Pobierz ppt "Wykład 13 Promieniowanie Promieniowanie jest to rodzaj ruchu ciepła polegający na emisji i absorpcji energii promienistej, którą jedno ciało oddaje drugiemu."

Podobne prezentacje


Reklamy Google