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Catégorie :Category: mViewer GX Creator App HP-Prime
Auteur Author: alber
Type : Application
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Mis en ligne Uploaded: 21/04/2017
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Description 

Transmisión de calor por radiación




1. INTRODUCCIÓN
2. RADIACIÓN ENTRE SUPERFICIES. FACTOR DE VISIÓN.
3. INTERCAMBIO DE RADIACIÓN TÉRMICA POR MEDIOS
NO ABSORBENTES NI EMISORES.
4. TRANSMISIÓN DE CALOR COMBINADA POR
CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN Y RADIACIÓN.




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

Q = f(T, propiedades superficiales, forma y orientación)
Q
Radiación total, por unidad de A, emitida desde un cuerpo opaco (A1, 1, T1) q   1· ·T14
A1
A temperaturas elevadas, el objetivo es obtener un flujo controlado de intercambio neto de
calor entre una o más fuentes, y uno o más sumideros.

Caso sencillo: dos superficies negras, planas, infinitas y paralelas  la energía
emitida por cada una es interceptada por la otra. La energía emitida se calcula mediante la
ecuación de Stephan-Boltzmann: ·T4. Suponiendo T1 > T2  caudal neto de calor
intercambiado será:
 Radiación que sale de   Radiación que sale de 
   
q12   la superficie 1 e incide en    la superficie 2 e incide en  q12  ·(T14  T24 )
 la superficie 2   la superficie 1 
   
q12 > 0  caudal de calor neto desde la superficie 1
q12 <0  caudal de calor neto hacia la superficie 1
Otras geometrías u orientación  no toda la radiación es interceptada por las superficies
¿Qué cantidad de radiación difusa que sales de una superficie es interceptada por la otra?
FACTOR DE VISIÓN

T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

FACTOR DE VISIÓN, o Factor de Forma (Fij): fracción de radiación difusa que sale de
la superficie Ai y llega a la superficie Aj
4 4
Caudal neto de calor transferido: Q12  ·A·F·(T1  T2 )
Cálculo de Fij  a partir de I y J.
Cantidad de radiación emitida por dA1 e interceptada por dA2:
dA 2 cos  2
Q dA1dA2  I1 cos 1 dA1 d 21  I1 cos 1 dA1
r2
Radiosidad  energía radiantes emitida y reflejada por la superficie :
Q dA1  J1dA1   I1 dA1
Q dA1dA2 cos 1 cos  2
Factor diferencia l de visión : dFdA1dA2   dA 2
Q dA1  r2
cos 1 cos  2
Radiación emitida por dA1 e int erceptada por A 2  FdA1A 2  
A2
 r2
dA 2

Caudal de calor emitido por A1  Q A1  J1A1   I1A1
Dividiendo por la radiación que abandona A1 :
Caudal de calor emitido por A1 e interceptado por dA 2 :
I cos  cos  dA
Q A1A 2 1 cos 1 cos 2
A1 A2 A1
Q A1dA2   Q dA1dA2  F12  FA1A 2  
A1
A 1 1 r 2 2 2 dA1 Q A1  r2
dA1dA 2
1


Caudal de calor emitido por A1 e interceptado por A2 :
Integración ya realizada para numerosas
I cos 1 cos  2 dA 2 geometrías  resultados en forma analítica y
Q A1A 2   Q A1dA2    1 dA1dA 2
A2 A 2 A1
r2 gráfica

T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.




Factor de visión para
geometrías de tamaño finito




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.




Factor de visión para geometrías de
tamaño infinito




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

Factor de visión entre dos rectángulos paralelos de igual tamaño




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

Factor de visión entre dos rectángulos perpendiculares con una arista común




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

Factor de visión entre dos discos paralelos coaxiales




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

Factor de visión entre dos cilindros coaxiales de igual longitud




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

Factor de visión entre un plano y un cilindro vertical de eje paralelo al mismo




T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

RELACIONES DEL FACTOR DE VISIÓN

Principio de reciprocidad. Dependiendo de la superficie que se considere para
calcular el caudal de calor intercambiado:
Considerando A1: Q12 =  A1 F12 (T14-T24)
A1F12=A2F21
Considerando A2: Q12 =  A2 F21 (T14-T24)

Principio de no visibilidad. Si una superficie no puede verse a si misma, como es el
caso de una superficie plana o convexa, el factor de visión con respecto a ella misma será 0
(F11=0).




F12 = 1
F11 = 0
F22  0


T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

RELACIONES DEL FACTOR DE VISIÓN
Principio de conservación. Sistemas cerrados (muy habitual en casos prácticos): si la
superficie A1 sólo ve a la A2 el factor de visión es 1, mientras que si A1 ve a otras
superficies la radiación que abandona la superficie A1 es la suma de los flujos de radiación
que llegan a todas las superficies del sistema (F11+F12+F13+F14+ . . . =1) => 1er Ppio. de la
Termodinámica. N

Fij  1
j 1

Principio de aditividad: el factor de visión de una superficie i hacia una
superficie j que es igual a la suma de los factores de fisión desde la superficie i
hacia las partes de la superficie j. Útil en casos en que no se cuenta con el factor
de visión para una geometría dada. Ej.
Ai
Fi(jk)=Fij+Fik Sin embargo F(jk)iFji+Fki
Para obtener F(jk)i: Ak
Ai Fi(jk) = Ai Fij + Ai Fik. Aplicando el principio de reciprocidad: Aj
A j Fji  A k Fki
(Aj+Ak) F(jk)i = Aj Fji + Ak Fki F(kj)i 
A j  Ak
T.C. por Radiación
2. Radiación entre superficies. Factor de visión.

RELACIONES DEL FACTOR DE VISIÓN




Principio de simetría: dos (o más) superficies que poseen simetría con
respecto a una tercera, tendrán factores de visión idénticos desde esa superficie
(si las superficies j y k son simétricas con respecto a la superficie i entonces
Fij=Fik)


j k Fij = Fik (Se puede demostrar: Fji =Fki)
i




T.C. por Radiación
3. Intercambio de radiación térmica por
medios no absorbentes ni emisores.
3.1.- Sistemas cerrados de superficies negras
Considerando un sis...

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