گزارشکار انتقال حرارت تشعشعی صفحه سیاه و خاکستری

انتقال حرارت تشعشعی صفحه سیاه و خاکستری Radiation

هدف آزمایش : آشنایی بامفاهیم اولیه انتقال حرارت از طریق تشعشع و به دست آوردن ضریب استفان بولتزمن

تئوری آزمایش:

انتقال حرارت تشعشعی : برخلاف مکانیزم هدایت وجابجایی که انتقال انر‍‍ژی از طریق ماده ای واسطه صورت می گرفت،حرارت می تواند از ناحیه ای که خلا کامل وجود دارد نیزعبور نمایید .مکانیزم این حالت تشعشع الکترو مغناطیسی است الزامات ترمودینامیکی نشان می دهد که یک تشعشع کننده ایده آل یا جسم سیاه ،انرژی را با نرخی متناسب با توان چهارم درجه حرارت مطلق جسم ونیز متناسب با سطح آن منتشر می سازد لذا

q=dAT4

 

(d) ثابت تناسب است و ثابت استفان بولتزمن نامیده می شود که مقدارآن معادل(۵٫۶۶۹e-8)

می باشد معادله q=dAT4 را قانون استفان بولتزمن می نامند و تنها برای اجسام سیاه معتبر است . یاد آوری این نکته مهم است که این معادله تنها برای تشعشع حرارتی سودمند است و برای سایر انواع تشعشعات الکترومغناطیسی رابطه مورد استفاده به سادگی نیست. معادله فوق تنها حاکم بر تشعشع منتشر شده از یک جسم سیاه است . تبادل تشعشعی خالص بین دو سطح متناسب با اختلاف در جه حرارت های مطلق آنها با توان چهارم است یعنی :

q/A α δ ( T14 – T24 )

 

متذکر شویم که جسم سیاه ، جسمی است که انرژی را مطابق با قانون T4   منتشر می کند . ما چنین جسمی را سیاه می نامیم زیرا اجسام سیاه ، نظیر قطعه ای فلز که با کربن سیاه

پوشیده شده است ، تقریبا این رفتار را نشان می دهد . اگرچه انواع سطوح ، نظیر یک سطح رنگ شده ی براق یا صفحه فلزی پرداخته شده ، به اندازه یک جسم سیاه تشعشع ندارد تشعشع کل منتشر شده از این اجسام با ز هم به طورکلی از تناسب ۴T تبعیت می کند. برای به حساب آوردن ماهیت >>خاکستری << چنین سطوحی ،ضریب دیگری را در معادله ی انتقال حرارت وارد می کنیم که موسوم به >>ضریب انتشارe << است که تشعشع جسم خاکستری را به جسم سیاه ایده آل مربوط می سازد .علاوه بر این ،با ید این حقیقت را هم در نظر داشته باشیم که تمام تشعشع خروجی از یک سطح به یک سطح دیگر نمی رسد زیرا تشعشعات الکترو مغناطیسی در خط مستقیم حرکت کرده و قسمتی از آنها در محیط از میان می روند. لذا دو ضریب جدید دیگر برای محاسبات هر دو موقعیت مذکور در معدله ی انتقال حرارت وارد می کنیم به طوری که :

 

q= FE FS δ A ( T14 – T24 )در معادله فوق FE ضریب انتشارو  Fsتابع هندسی ضریب دید است.اگر این صفحه سیاه در دما ی TB در محیط خلا قرار گیرد ، شار حرارت ساطع شده از آن به صورت تشعشع حرارت تنها از یک سو به صورت زیر می باشد :

صفحه ی سیاه در دمایT

عایق

اگر یک صفحه ی خاکستری در دمای T1 در همان محیط باشد ، تشعشع حرارتی ساطع شده از آن >> از یک سوی صفحه <<به صورت روبه رو است :

q= δ ε T B 4

ضریب تشعشع در خصوص اجسام سیاه {Blak body} =1 ε و برای اجسام دیگر بین صفر ویک است.

هرگاه دو صفحه ۱و۲ در مقابل همدیگر قرار بگیرند ،تشعشع حرارتی بین دو صفحه به صورت زیر می باشد :

تشعشع از صفحه ۱به۲ :                                                         q12 = δ ε۱ T14 – δ ε۲ t24

تشعشع از صفحه ۲به ۱ :                                            δ ε۱ T14      q21 = δ ε۲ T24

 

ادامه و متن کامل آزمایش در فایل زیر:قیمت ۱۰۰۰ تومان

RIAL10,000 – انتقال حرارت

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده