Hsugrzs H s ramlstan Dr r Bla Gpszerkezettan

Hősugárzás Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla Gépszerkezettan és Mechanika Tanszék

Hősugárzás alapfogalmak Közvetítő anyag illetve közeg nélküli hőterjedési jelenség. (elektromágneses sugárzás) Elektromágneses sugárzás: az elektromos és a mágneses térerősség időbeni változásának tovaterjedése. Az elektromos térerősség, a mágneses térerősség és a terjedési irány jobbsodrású, derékszögű vektorrendszert alkot. Elektromágneses hullámokat egy test részbe: • átengedi (átengedési tényező D 1), • visszaveri (visszaverődési tényező R 1), • elnyeli (abszorpciós, elnyelési tényező a 1). a+R+D=1 Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Hősugárzás Az abszolút fekete test Abszolút fekete test: a ráeső összes sugárzást elnyeli (a=1). Az abszolút fekete test sugárzása: minden hullámhosszon végez kisugárzást ( a színkép folytonos!). A Planck törvény A ‘T’ hőmérsékletű abszolút fekete test által valamely ‘ ’ hullámhosszon mutatott sugárzásintenzitásról. Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Hősugárzás Az abszolút fekete test Io (W/m 3) Wien-féle eltolódási törvény A hőmérséklet növekedésével a maximális sugárzásintenzitáshoz tartozó hullámhossz csökken! Iomax T 2>T 1 T 3>T 2 T 1 Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla Iomax ( ) SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Szürke test – Szürke sugárzás • A sugárzása minden hullámhosszon folytonos. • A sugárzásintenzitása (I) minden hullámhosszon az abszolút fekete test sugárzásintenzitásának ‘ ’ szorosa. • a szürke test feketeségi foka ( ), mindig kisebb mint 1. Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Stefan-Boltzmann törvény A felületegység által kisugárzott energia (sugárzó képesség) az abszolút hőmérséklet negyedik hatványával arányos co=5, 767 sugárzási tényezője. ε a test feketeségi foka. A test feketeségi fokának és az abszolút fekete test sugárzási tényezőjének szorzata a test sugárzási tényezője. Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

E A Kirchoff törvény A szürke test hőmérlege To T Eo Bármely test hasugárzóképességének T=To termikus egyensúly állés elnyelési tényezőjének hányadosa fenn, azaz q=0 azonos, éppen az abszolút fekete test sugárzóképességével egyenlő! Eo·a Eo·(1 -a) Szürke test Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla Abszolút fekete test SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

A Lambert törvény d. A 2 felületelem által egy másik felületelem irányába Valamely n kisugárzott energia • a sugárzó felületelem normálisa irányába kisugárzott d energia, d. A • 1 • a besugárzott felületelemhez tartozó térszög és sugárzási tényező a sugárzás valamint a felületi normális által bezárt szög cosinusának r=1 szorzatával egyenlő! d Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzásos hőcsere párhuzamos felületek között Általános feltételek: • a felületek egymástól mért távolsága az egyéb méretekhez képest kicsi! • a két test között lévő közeg teljesen áteresztő. Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzásos hőcsere párhuzamos felületek között A 1=a 1(E 2+R 2) E 2 T 1 R 2=(1 -a 2)(E 1+R 1) T 2 A két párhuzamos felület között kicserélt hőmennyiség A Stefan-Boltzmann-törvény szerint lehet behelyettesíteni E 1 és E 2 helyébe Felhasználva, hogy a Kirchoff-törvény szerint E 1 A 2=a 2(E 1+R 1) és R 1=(1 -a 2)(E 2+R 2) Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzásos hőcsere párhuzamos felületek között Ahol redukált feketeségi fok Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzási kölcsönhatás zárt térben Az A 2 jelű felület az A 1 jelűt teljesen körül veszi! A két test között lévő közeg teljesen áteresztő. redukált sugárzási tényező Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzásos hőcsere gáz és szilárd felület között g Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla redukált feketeségi fok • a vízgőzre kb. 1 bar nyomáson 0, 8 • CO 2 -re 0, 22 SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzásos hőcsere világító láng és szilárd felület között Az ‘L’ index a lángra a ‘f’ index a szilárd felületre utal! Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

A világító láng feketeségi foka L A láng neme • Nem világító gázláng és az antracit lánga réteges elégetés esetén ………………………………. • Antracitpor világító lángja …………………… • Sovány szenek világító lángja ………………… • Illó anyagokban gazdag kőszenek, barnaszenek, stb. világító lángja rétegben vagy poralakban történő elégetés esetén …… • Nyersolaj világító lángja ……………………. . . Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla 0, 40 0, 45 0, 60 0, 70 0, 85 SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Sugárzásos hőátadás sugárzás a hőátadás mintájára Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Ellenőrző kérdések (1) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Hogyan definiálható az abszolút fekete test? Miről szól a Wien-féle eltolódási törvény? Mit értünk folytonos színkép alatt? Miben hasonlít és miben különbözik az abszolút fekete test és a szürke test? Írja fel egy szürke test által kisugárzott összes energia meghatározására szolgáló Stefan-Boltzmann-törvényt! Fűzzön magyarázatot a felírt összefüggéshez! Mi az oka, hogy a Stefan-Boltzmann-törvényben az abszolút hőmérséklet 100 -ad része szerepel? Milyen összefüggés van egy test emissziós (sugárzási) tényezője és abszorpciós tényezője között? Miről szól a sugárzásos hőterjedés Kirchoff-törvénye? Milyen viszonyban van egymással egy felületelem által kisugárzott összes energia és a felületelem normálisa irányába kisugárzott energia mennyisége? Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék

Ellenőrző kérdések (2) 10. Mitől függ egy felület által egy másik irányába kisugárzott energia mennyisége a Lambert-törvény szerint? 11. Hogyan számítható ki a párhuzamos felületek között sugárzás útján kicserél hőmennyiség? 12. Mi a különbség valamely test esetén annak sugárzási tényezője és feketeségi foka között? 13. Mit értünk sugárzásos hőátadási tényező alatt? Hő- és Áramlástan Dr. Író Béla SZE-MTK Általános Gépészeti Tanszék