Bài giảng Truyền nhiệt: Trao đổi nhiệt bức xạ - Ngô Quang Nguyên và Trần Nam Dương

Bài giảng Truyền nhiệt: Trao đổi nhiệt bức xạ, cung cấp cho người học những kiến thức như Khái niệm; trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật; bức xạ chất khí; bức xạ mặt trời. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Truyền nhiệt: Trao đổi nhiệt bức xạ - Ngô Quang Nguyên và Trần Nam DươngTRUYỀN NHIỆTNgô Quang Nguyên – Trần Nam DươngTRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ1, Khái niệm2, Trao đổi nhiệt bức xạ giữa các vật a, Bức xạ giữa 2 tấm phẳng đặt song song b, Bức xạ giữa hai tấm phẳng song song có màn chắn c, Bức xạ giữa hai vật bọc nhau3, Bức xạ chất khí4, Bức xạ mặt trời1, CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Q ET1, CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN❖ Khái niệm+ Thường xảy ra ở nơi có nhiệt độ cao (>700 oC)+ Có thể tiến hanh trong môi trường chân không, rắn, lỏng, khí+ Ứng dụng trong lĩnh vực có nhiệt độ cao: lò công nghiệp, kỹ thuật tên lửa,năng lượng hạt nhân…❖Dòng bức xạ Q [kW]- Có thể hiểu là lượng nhiệt trao đổi trong quá trình bức xạ hay dòng nhiệt bức xạ 1, CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN QW❖Năng suất bức xạ E E= F  m2   Theo Định luật Stefan-Boltzmann: 4  T  E 0 = 0 .T 4 = C0 .  + Với vật đen tuyệt đối  100  4  T + Với vật xám: E = .0 .T = .C0 .  4   100 Trong đó:+ T là nhiệt độ [K] + C0=5,67 [W/m2K4] là hệ số bức xạ+ σ0 =5,67.10-8 [W/m2K4] là hằng số bức xạ + C=ε.C0 là hệ số bức xạ của vật xám1, CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN❖Năng suất bức xạ hiệu dụng- Giả sử 1 vật có nhiệt độ T, hệ số hấp thụ A- Năng suất bức xạ riêng của vật là E- Năng lượng bức xạ vật khác đập tới là ET- Khi đó vật sẽ phản xạ lại một phần ER =(1-A).ET→ Năng suất bức xạ hiệu dụng là tổng năng suất bức xạ và năng suất bức xạriêng E hd = E + E R = E + (1 − A).E TVÍ DỤ 1Một bề mặt có độ đen 0,8. Năng suất bức xạ của bề mặt đo được là 4000 W/m2Năng suất bức xạ đập tới bề mặt là 5800 W/m2. Nhiệt độ bề mặt vật là baonhiêu?a, 598K b, 500,2 K c, 1233,6 K C1. −5ĐỊNH LUẬT ÍT SỬ DỤNG I0 = C2 e  .T −1❖Định luật Planck - Định luật Planck thiết lập mối quan hệ giữa cường độ bức xạ của vật đentuyệt đối với nhiệt độ và chiều dài bước sóng.❖Định luật Wien- Định luật Wien phát biểu rằng tích số giữa bước sóng cực đại với với nhiệtđộ T là hằng số  max .T = 2,988.10−3Trong đó: −15+ I: Cường độ bức xạ của vật đen tuyệt đối [W/m3] C1 = 0,374.10+ λ: Chiều dài bước sóng [m] C2 = 1, 4388.10−12+ T: Nhiệt độ tuyệt đối [K]2, TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ GIỮA CÁC VẬTa, Hai tấm phẳng song song- Lượng nhiệt trao đổi: q [ W/m2] q12 = qd .0 .(T14 − T2 4 )Trong đó:+ T là nhiệt độ tuyệt đối [K]+ σ0 =5,67.10-8 là hằng số bức xạ 1 qd = εqd là độ đen quy dẫn [W/m2K4] 1 1+ + −1 1  22, TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ GIỮA CÁC VẬTb, Khi có màn chắn- Lượng nhiệt trao đổi q [ W/m2] q12 = qd .0 .(T14 − T2 4 ) 1 qd = 1 1  2  + − 1 + n.  − 1 1  2  m VÍ DỤ 2Hai tấm phẳng đặt song song, tấm phẳng thứ nhất có nhiệt độ t1=527 oC,độ đen là 0,8. Tấm thứ 2 có nhiệt độ t2= 27oC, độ đen bằng 0,6. Tính khảnăng bức xạ của mỗi tấm và lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa hai tấmphẳng.Nếu giữa 2 tấm phẳng có đặt một màn chắn độ đen là 0,05 thì lượng nhiệttrao đổi giữa hai tấm phẳng là bao nhiêu. Tính nhiệt độ màn chắn.2, TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ GIỮA CÁC VẬTc, Hai vật bọc nhau- Lượng nhiệt trao đổi giữa vật (1) và vật (2) Q12 = qd .0 .F1 (T14 − T2 4 )[W] 1  qd = 1 F  1  + 1  − 1 1 F2   2 CHÚ Ý- Trường hợp mà vật đặt trong phòng rất rộng hay F2>>F1 thì coi F2/F1=0hay qd = 1- Diện tích ống hình trụ( bỏ qua diện tích 2 đầu): F = dl- Điện tích ống hình hộp chữ nhật: ...