Presentacin de PowerPoint

Transferencia de calor por radiacin:

Superficies negrasCuerpo negroUncuerpo negroes un objeto terico o ideal que absorbe toda laluzy toda laenergaradiante que incide sobre l. Nada de la radiacin incidente se refleja o pasa a travs del cuerpo negro.La superficie de un cuerpo negro es un caso lmite.

En el anlisis de transferencia de calor por radiacin, conviene simplificar el anlisis tomando los cuerpos como negros, en virtud de la no existencia de la reflexin. No existe en la naturaleza un cuerpo negro, incluso el negro de humo refleja el 1% de la energa incidente.Sin embargo, un cuerpo negro se puede sustituir con gran aproximacin por una cavidad con una pequea abertura. La energa radiante incidente a travs de la abertura, es absorbida por las paredes en mltiples reflexiones y solamente una mnima proporcin escapa (se refleja) a travs de la abertura. Podemos por tanto decir, que toda la energa incidente es absorbida.

Si se abre un pequeo agujero en el recipiente, parte de la radiacin se escapa y se puede analizar. El agujero se ve muy brillante cuando el cuerpo est a alta temperatura, y se ve completamente negro a bajas temperaturas.

La radiacin cuando se da entre dos superficies negras, estando a T1 y T2 respectivamente y con una radiacin saliente , que el factor de visin como la fraccin de la radiacin que sale de la superficie 1 y que choca contra la 2, se tiene que la razn neta de transferencia de calor por radiacin de la superficie 1 a la 2 es

Aplicando reciprocidad en y reordenando se obtiene la ecuacin

Un valor negativo de afirma que la transferencia neta de calor por radiacin va de la superficie 2 a la 1.

Ahora, considerando un cuerpo negro cerrado que conste de N superficies negras con temperaturas especficas. La transferencia neta de calor por radiacin desde cualquier superficie i se obtiene de la suma de todas las transferencias de calor desde ese punto i hacia cada una de las superficies del cuerpo:

Un resultado negativo indica que la razn neta de transferencia de calor es hacia el punto i. Asimismo, la transferencia neta de calor desde una superficie hacia ella misma es cero, sin importar la forma.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIN:SUPERFICIES GRISES Y DIFUSASLa mayor parte de los recintos que se encuentran en la prctica estn relacionados con superficies no negras, las cuales permiten que ocurran reflexiones mltiples. El anlisis relativo a la radiacin en ese tipo de recintos se vuelve muy complicado, a menos que se establezcan algunas hiptesis.Para hacer posible un anlisis sencillo con respecto a la radiacin es comn suponer que las superficies de un recinto son opacas, difusas o grises.Radiosidad

Transferencia neta de calor por radiacin haciauna superficie o desde una superficie

En una analoga elctrica con la ley de Ohm, esta ecuacin se puede volver a acomodar como

En donde,

es la resistencia de la superficie a la radiacin.

Transferencia de calor por radiacin en superficies grises.Entre dos superficies cualquiera.Mtodos de resolucin de problemas sobre radiacin.Transferencia neta de calor por radiacin entre dos superficies cualesquiera.Se consideran dos superficies i, j difusas, grises y opacas que se mantienen a temperaturas uniformes.

La radiosidad J representa la razn a la que la radiacin sale de una superficie por unidad de rea superficial

El factor de visin representa la fraccin de radiacin que sale de la superficie i y choca con la superficie j.

Transferencia neta de calor por radiacin entre dos superficies cualesquiera.La razn neta de transferencia de calor por radiacin que sale de la superficie i y que choca con la superficie j se puede expresar como:

Transferencia neta de calor por radiacin entre dos superficies cualesquiera.Por reciprocidad:

Por tanto:

Haciendo una analoga de la ley de Ohm la razn neta de transferencia de calor ser:

Transferencia neta de calor por radiacin entre dos superficies cualesquiera.En un recinto de N superficies por la conservacin de la energa la transferencia neta de calor desde la superficie i debe ser igual a la sumatoria de las transferencias de calor desde la superficie i hacia cada una de las N superficies:

Transferencia neta de calor por radiacin entre dos superficies cualesquiera.La ecuacin para N superficies ser:

Al combinar: esta ecuacin con la 13-25 se obtiene:

El flujo neto de radiacin desde una superficie a travs de su resistencia superficial es igual a la suma de los flujos de radiacin desde esa superficie hacia todas las dems a travs de las resistencias del espacio correspondientes

Mtodos de resolucin de problemas sobre radiacin.Se debe dar la temperatura o la razn neta de transferencia de calor por radiacin para cada una de las superficies para obtener una solucin nica para las temperaturas superficiales y las razones de transferencia de calor desconocidas.Mtodos de resolucin de problemas sobre radiacin.Las ecuaciones para cada caso son:

Mtodos de resolucin de problemas sobre radiacin.Para superficies aisladas (o reirradiantes):Para superficies negras:debido a que y a dems:

Ests ecuaciones conducen a N ecuaciones algebraicas para la determinacin de N radiosidades por lo tanto se puede resolver como un sistema de ecuaciones de NxN usando algebra lineal, mtodo de redes.

Mtodos de resolucin de problemas sobre radiacin.Para aplicar el mtodo se dibuja una red de resistencias superficiales asociada a cada superficie del recinto y se unen a las resistencias del espacio luego se resuelve el problema tratndolo como redes elctricas.Este mtodo no resulta practico para recintos con mas de 4 superficies debido a la complejidad de la red.Transferencia de Calor por Radiacin en Recintos Cerrados de Dos SuperficiesSe realiza el anlisis de la razn de la transferencia de calor neta de dos superficies opacas (1 y 2), a las condiciones mostradas.

Al tener el sistema nicamente dos superficies, se tiene que: (a)La razn neta de transferencia de radiacin desde la superficie (1) y hacia la superficie (2) deben ser iguales a la transferencia de calor neta por radiacin de la superficie (1) a la (2)

La red de radiacin del sistema consta de dos resistencias superficiales y una del espacio.La razn neta de transferencia de calor por radiacin se expresa

En esta tabla se pueden observar formas simplificadas de la ecuacin de la razn neta de la transferencia de calor para algunas configuraciones geomtricas.

27Transferencia de Calor por Radiacin en Recintos Cerrados de Tres SuperficiesSe realiza el anlisis de la razn de la transferencia de calor neta de tres superficies opacas (1, 2 y 3), a las condiciones mostradas.

La red de resistencias se construye trazando una resistencia superficial asociada con cada una de las tres superficies, y que a la vez stas se conecten con el espacio.Si se conocen los potenciales en los puntos extremos (Eb1, Eb2, Eb3), se podrn hallar las radiosidades (J1, J2, J3,).

Las radiosidades se hallan a partir del requisito de que la suma algebraica de las corrientes en cada nodo debe ser igual a cero.

Una vez que se conocen las radiosidades, se puede determinar la razn neta de las transferencias de calor por radiacin en cada superficie.