Dito mahahanap ng mambabasa ang pangkalahatang impormasyon tungkol sa kung ano ang heat transfer, at isasaalang-alang din nang detalyado ang phenomenon ng radiant heat transfer, ang pagsunod nito sa ilang mga batas, ang mga tampok ng proseso, ang formula ng init, ang paggamit ng paglipat ng init ng tao at ang daloy nito sa kalikasan.
Pagpasok sa heat exchange
Para maunawaan ang esensya ng radiant heat transfer, kailangan mo munang maunawaan ang kakanyahan nito at malaman kung ano ito?
Ang paglipat ng init ay isang pagbabago sa index ng enerhiya ng panloob na uri nang walang trabaho sa bagay o paksa, at walang gawaing ginagawa ng katawan. Ang ganitong proseso ay palaging nagpapatuloy sa isang tiyak na direksyon, ibig sabihin: ang init ay dumadaan mula sa isang katawan na may mas mataas na index ng temperatura patungo sa isang katawan na may mas mababang isa. Sa pag-abot sa equalization ng mga temperatura sa pagitan ng mga katawan, ang proseso ay hihinto, at ito ay isinasagawa sa tulong ng heat conduction, convection at radiation.
- Ang thermal conduction ay ang proseso ng paglilipat ng panloob na enerhiya mula sa isang fragment ng katawan patungo sa isa pa o sa pagitan ng mga katawan kapag nakipag-ugnayan sila.
- Ang Convection ay heat transfer na nagreresulta mula sapaglipat ng enerhiya kasama ng mga daloy ng likido o gas.
- Ang radiation ay electromagnetic sa kalikasan, na ibinubuga dahil sa panloob na enerhiya ng isang substance na nasa isang estado ng isang tiyak na temperatura.
Pinapayagan ka ng formula ng init na gumawa ng mga kalkulasyon upang matukoy ang dami ng inilipat na enerhiya, gayunpaman, ang mga sinusukat na halaga ay nakasalalay sa likas na katangian ng patuloy na proseso:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – pagpainit at pagpapalamig;
- Q=mλ – pagkikristal at pagkatunaw;
- Q=mr - steam condensation, kumukulo at evaporation;
- Q=mq – pagkasunog ng gasolina.
Relasyon sa pagitan ng katawan at temperatura
Upang maunawaan kung ano ang radiant heat transfer, kailangan mong malaman ang mga pangunahing batas ng physics tungkol sa infrared radiation. Mahalagang tandaan na ang anumang katawan na ang temperatura ay higit sa zero sa ganap na mga termino ay palaging nagpapalabas ng thermal energy. Ito ay nasa infrared spectrum ng mga wave na may kalikasang electromagnetic.
Gayunpaman, ang iba't ibang mga katawan, na may parehong temperatura, ay magkakaroon ng iba't ibang kakayahang maglabas ng nagniningning na enerhiya. Ang katangiang ito ay depende sa iba't ibang salik tulad ng: istraktura ng katawan, kalikasan, hugis at kondisyon sa ibabaw. Ang likas na katangian ng electromagnetic radiation ay tumutukoy sa dalawahan, corpuscular-wave. Ang field ng electromagnetic type ay may quantum character, at ang quanta nito ay kinakatawan ng mga photon. Ang pakikipag-ugnayan sa mga atomo, ang mga photon ay nasisipsip at inililipat ang kanilang enerhiya sa mga electron, nawawala ang photon. Energy exponent thermal fluctuationtumataas ang atom sa isang molekula. Sa madaling salita, ang radiated energy ay na-convert sa init.
Ang na-radiated na enerhiya ay itinuturing na pangunahing dami at tinutukoy ng sign W, na sinusukat sa joules (J). Ang radiation flux ay nagpapahayag ng average na halaga ng kapangyarihan sa loob ng isang yugto ng panahon na mas malaki kaysa sa mga panahon ng mga oscillations (ang enerhiya na ibinubuga sa isang yunit ng oras). Ang unit na ibinubuga ng stream ay ipinahayag sa joules bawat segundo (J / s), ang watt (W) ay itinuturing na karaniwang tinatanggap na opsyon.
Introduction to radiant heat transfer
Ngayon higit pa tungkol sa phenomenon. Ang nagliliwanag na paglipat ng init ay ang pagpapalitan ng init, ang proseso ng paglilipat nito mula sa isang katawan patungo sa isa pa, na may ibang index ng temperatura. Nangyayari sa tulong ng infrared radiation. Ito ay electromagnetic at namamalagi sa mga rehiyon ng wave spectra ng isang electromagnetic na kalikasan. Ang hanay ng alon ay nasa saklaw mula 0.77 hanggang 340 µm. Ang mga saklaw mula 340 hanggang 100 µm ay itinuturing na longwave, 100 - 15 µm ay kabilang sa medium wave range, at maiikling wavelength mula 15 hanggang 0.77 µm.
Ang short-wave na bahagi ng infrared spectrum ay katabi ng nakikitang liwanag, at ang mga long-wave na bahagi ng wave ay napupunta sa ultrashort radio wave. Ang infrared radiation ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapalaganap ng rectilinear, nagagawa nitong mag-refract, sumasalamin at mag-polarize. May kakayahang tumagos sa hanay ng mga materyales na malabo sa nakikitang liwanag.
Sa madaling salita, ang radiant heat transfer ay maaaring ilarawan bilang paglipatinit sa anyo ng electromagnetic wave energy, habang ang proseso ay nagpapatuloy sa pagitan ng mga ibabaw na nasa proseso ng mutual radiation.
Ang index ng intensity ay tinutukoy ng magkaparehong pag-aayos ng mga ibabaw, ang emissive at absorbing kakayahan ng mga katawan. Ang nagliliwanag na paglipat ng init sa pagitan ng mga katawan ay naiiba sa mga proseso ng convection at heat conduction dahil ang init ay maaaring ipadala sa pamamagitan ng vacuum. Ang pagkakatulad ng hindi pangkaraniwang bagay na ito sa iba ay dahil sa paglipat ng init sa pagitan ng mga katawan na may iba't ibang mga indeks ng temperatura.
Radiation flux
Ang nagliliwanag na paglipat ng init sa pagitan ng mga katawan ay may ilang partikular na bilang ng radiation flux:
- Ang intrinsic radiation flux - E, na nakadepende sa index ng temperatura T at mga optical na katangian ng katawan.
- Mga daloy ng radiation ng insidente.
- Mga uri ng radiation flux na hinihigop, sinasalamin at ipinadala. Sa kabuuan, katumbas sila ng Epad.
Ang kapaligiran kung saan nangyayari ang pagpapalitan ng init ay maaaring sumipsip ng radiation at nagpapakilala ng sarili nito.
Ang nagniningning na pagpapalitan ng init sa pagitan ng isang tiyak na bilang ng mga katawan ay inilalarawan ng isang epektibong radiation flux:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Ang mga katawan, sa anumang temperatura, na may mga indicator na L=1, R=0 at O=0, ay tinatawag na "ganap na itim". Nilikha ng tao ang konsepto ng "black radiation". Ito ay tumutugma sa mga tagapagpahiwatig ng temperatura nito sa balanse ng katawan. Ang emitted radiation energy ay kinakalkula gamit ang temperatura ng subject o object, hindi ito naaapektuhan ng kalikasan ng katawan.
Pagsunod sa mga batasBoltzmann
Ludwig Boltzmann, na nanirahan sa teritoryo ng Austrian Empire noong 1844-1906, ay lumikha ng batas ng Stefan-Boltzmann. Siya ang nagpapahintulot sa isang tao na mas maunawaan ang kakanyahan ng pagpapalitan ng init at gumana nang may impormasyon, pagpapabuti nito sa paglipas ng mga taon. Isaalang-alang ang mga salita nito.
Ang batas ng Stefan-Boltzmann ay isang mahalagang batas na naglalarawan ng ilang katangian ng ganap na itim na katawan. Binibigyang-daan ka nitong matukoy ang dependence ng radiation power density ng isang blackbody sa temperature index nito.
Pagsunod sa batas
Ang mga batas ng radiant heat transfer ay sumusunod sa batas ng Stefan-Boltzmann. Ang antas ng intensity ng paglipat ng init sa pamamagitan ng heat conduction at convection ay proporsyonal sa temperatura. Ang nagliliwanag na enerhiya sa heat flux ay proporsyonal sa temperatura hanggang sa ikaapat na kapangyarihan. Mukhang ganito:
q=σ A (T14 – T2 4).
Sa formula, ang q ay ang heat flux, A ay ang surface area ng katawan na nagpapalabas ng enerhiya, T1 at T2Angay ang mga temperaturang naglalabas ng katawan at ang kapaligirang sumisipsip ng radiation na ito.
Ang nasa itaas na batas ng heat radiation ay eksaktong inilalarawan lamang ang perpektong radiation na nilikha ng isang ganap na itim na katawan (a.h.t.). Halos walang ganoong mga katawan sa buhay. Gayunpaman, ang mga patag na itim na ibabaw ay lumalapit sa A. Ch. T. Medyo mahina ang radiation mula sa light body.
May isang emissivity factor na ipinakilala upang isaalang-alang ang paglihis mula sa ideality ng maraminghalaga ng s.t. sa tamang bahagi ng expression na nagpapaliwanag sa batas ng Stefan-Boltzmann. Ang emissivity index ay katumbas ng halagang mas mababa sa isa. Maaaring dalhin ng flat black surface ang coefficient na ito hanggang 0.98, habang ang metal na salamin ay hindi lalampas sa 0.05. Samakatuwid, ang absorbance ay mataas para sa itim na katawan at mababa para sa specular body.
Tungkol sa kulay abong katawan (s.t.)
Sa heat transfer, madalas na binabanggit ang naturang termino bilang isang gray body. Ang bagay na ito ay isang katawan na may spectral type na absorption coefficient ng electromagnetic radiation na mas mababa sa isa, na hindi nakabatay sa wavelength (frequency).
Ang paglabas ng init ay pareho ayon sa spectral na komposisyon ng radiation ng isang itim na katawan na may parehong temperatura. Ang isang kulay-abo na katawan ay naiiba sa isang itim sa pamamagitan ng isang mas mababang tagapagpahiwatig ng pagiging tugma ng enerhiya. Sa parang multo na antas ng kadiliman ng s.t. hindi apektado ang wavelength. Sa nakikitang liwanag, ang soot, coal at platinum powder (itim) ay malapit sa kulay abong katawan.
Mga larangan ng aplikasyon ng kaalaman sa paglipat ng init
Patuloy na nangyayari ang paglabas ng init sa ating paligid. Sa mga lugar ng tirahan at opisina, madalas kang makakahanap ng mga electric heater na nakikibahagi sa radiation ng init, at nakikita natin ito sa anyo ng isang mapula-pula na glow ng isang spiral - ang gayong init ay kabilang sa nakikita, ito ay "nakatayo" sa gilid ng infrared spectrum.
Ang pag-init ng silid, sa katunayan, ay nasasangkot sa isang hindi nakikitang bahagi ng infrared radiation. Nalalapat ang night vision deviceisang pinagmumulan ng heat radiation at mga receiver na sensitibo sa infrared radiation, na nagbibigay-daan sa iyong mag-navigate nang maayos sa dilim.
Enerhiya ng Araw
Ang araw ang nararapat na pinakamakapangyarihang naglalabas ng enerhiya na may likas na init. Pinapainit nito ang ating planeta mula sa layong isang daan at limampung milyong kilometro. Ang intensity ng solar radiation, na naitala sa loob ng maraming taon at ng iba't ibang istasyon na matatagpuan sa iba't ibang bahagi ng mundo, ay tumutugma sa humigit-kumulang 1.37 W/m2.
Ito ang enerhiya ng araw na siyang pinagmumulan ng buhay sa planetang Earth. Sa kasalukuyan, maraming isipan ang abala sa paghahanap ng pinakamabisang paraan para magamit ito. Ngayon alam na namin ang mga solar panel na maaaring magpainit sa mga gusali ng tirahan at magbigay ng enerhiya para sa pang-araw-araw na pangangailangan.
Sa pagsasara
Sa pagbubuod, maaari na ngayong tukuyin ng mambabasa ang radiant heat transfer. Ilarawan ang kababalaghang ito sa buhay at kalikasan. Ang nagliliwanag na enerhiya ay ang pangunahing katangian ng ipinadalang alon ng enerhiya sa naturang kababalaghan, at ang mga nakalistang formula ay nagpapakita kung paano ito kalkulahin. Sa pangkalahatang posisyon, ang proseso mismo ay sumusunod sa batas ng Stefan-Boltzmann at maaaring magkaroon ng tatlong anyo, depende sa likas na katangian nito: ang flux ng radiation ng insidente, radiation ng sarili nitong uri at sinasalamin, hinihigop at ipinadala.
