معماری

گزارشکار انتقال حرارت تشعشعی صفحه سیاه و خاکستری

انتقال حرارت تشعشعی صفحه سیاه و خاکستری Radiation

هدف آزمايش : آشنايي بامفاهيم اوليه انتقال حرارت از طريق تشعشع و به دست آوردن ضریب استفان بولتزمن

تئوري آزمايش:

انتقال حرارت تشعشعي : برخلاف مكانيزم هدايت وجابجايي كه انتقال انر‍‍ژي از طريق ماده اي واسطه صورت مي گرفت،حرارت مي تواند از ناحيه اي كه خلا كامل وجود دارد نيزعبور نماييد .مكانيزم اين حالت تشعشع الكترو مغناطيسي است الزامات ترموديناميكي نشان مي دهد كه يك تشعشع كننده ايده آل يا جسم سياه ،انرژي را با نرخي متناسب با توان چهارم درجه حرارت مطلق جسم ونيز متناسب با سطح آن منتشر مي سازد لذا

q=dAT4

 

(d) ثابت تناسب است و ثابت استفان بولتزمن ناميده مي شود كه مقدارآن معادل(5.669e-8)

مي باشد معادله q=dAT4 را قانون استفان بولتزمن مي نامند و تنها براي اجسام سياه معتبر است . ياد آوري اين نكته مهم است كه اين معادله تنها براي تشعشع حرارتي سودمند است و براي ساير انواع تشعشعات الكترومغناطيسي رابطه مورد استفاده به سادگي نيست. معادله فوق تنها حاكم بر تشعشع منتشر شده از يك جسم سياه است . تبادل تشعشعي خالص بين دو سطح متناسب با اختلاف در جه حرارت هاي مطلق آنها با توان چهارم است يعني :

q/A α δ ( T14 – T24 )

 

متذكر شويم كه جسم سياه ، جسمي است كه انرژي را مطابق با قانون T4   منتشر مي كند . ما چنين جسمي را سياه مي ناميم زيرا اجسام سياه ، نظير قطعه اي فلز كه با كربن سياه

پوشيده شده است ، تقريبا اين رفتار را نشان مي دهد . اگرچه انواع سطوح ، نظير يك سطح رنگ شده ي براق يا صفحه فلزي پرداخته شده ، به اندازه يك جسم سياه تشعشع ندارد تشعشع كل منتشر شده از اين اجسام با ز هم به طوركلي از تناسب 4T تبعيت مي كند. براي به حساب آوردن ماهيت >>خاكستري << چنين سطوحي ،ضريب ديگري را در معادله ي انتقال حرارت وارد مي كنيم كه موسوم به >>ضريب انتشارe << است كه تشعشع جسم خاكستري را به جسم سياه ايده آل مربوط مي سازد .علاوه بر اين ،با يد اين حقيقت را هم در نظر داشته باشيم كه تمام تشعشع خروجي از يك سطح به يك سطح ديگر نمي رسد زيرا تشعشعات الكترو مغناطيسي در خط مستقيم حركت كرده و قسمتي از آنها در محيط از ميان مي روند. لذا دو ضريب جديد ديگر براي محاسبات هر دو موقعيت مذكور در معدله ي انتقال حرارت وارد مي كنيم به طوري كه :

 

q= FE FS δ A ( T14 – T24 )در معادله فوق FE ضريب انتشارو  Fsتابع هندسي ضريب ديد است.اگر اين صفحه سياه در دما ي TB در محيط خلا قرار گيرد ، شار حرارت ساطع شده از آن به صورت تشعشع حرارت تنها از يك سو به صورت زير مي باشد :

صفحه ی سیاه در دمایT

عایق

اگر يك صفحه ي خاكستري در دماي T1 در همان محيط باشد ، تشعشع حرارتي ساطع شده از آن >> از يك سوي صفحه <<به صورت روبه رو است :

q= δ ε T B 4

ضريب تشعشع در خصوص اجسام سياه {Blak body} =1 ε و براي اجسام ديگر بين صفر ويك است.

هرگاه دو صفحه 1و2 در مقابل همديگر قرار بگيرند ،تشعشع حرارتي بين دو صفحه به صورت زير مي باشد :

تشعشع از صفحه 1به2 :                                                         q12 = δ ε1 T14 – δ ε2 t24

تشعشع از صفحه 2به 1 :                                            δ ε1 T14      q21 = δ ε2 T24

 

ادامه و متن کامل آزمایش در فایل زیر:قیمت 1000 تومان

RIAL 10,000 – انتقال حرارت

پاسخ دهید