انتقال حرارت تشعشعی 2 - نسخه‌ی قابل چاپ +- تالار گفتگوی کیش تک/ kishtech forum (http://forum.kishtech.ir) +-- انجمن: پردیس فناوری کیش (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=1) +--- انجمن: مهندسی مکانیک (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=205) +--- موضوع: انتقال حرارت تشعشعی 2 (/showthread.php?tid=44035)

انتقال حرارت تشعشعی 2 - amir315hossein - 17-08-2020 با توجه به این‌که صورت رابطه مربوط به fλ به شکل انتگرالی است، می‌توان گفت: در کتب مختلف مقدار کمیت بالا در طول موج‌های مختلف، محاسبه و جداولی برای آن ارائه شده است. برای نمونه جدول زیر مقدار fλ را در بازه بین ۲۰۰ تا ۲۰۰۰ – میکرومتر.کلوین – ارائه داده است. هم‌چنین در شکل زیر می‌توانید میزان انرژی ساطع شده در بازه λ۱ تا λ۲ را مشاهده کنید. برای درک بهتر بیان بالا، به مثال ارائه شده در ادامه توجه فرمایید. مثال ۱ دمای تنگستن موجود در لامپ در حدود ۲۵۰۰ درجه کلوین است. با فرض جسم سیاه بودن تنگستن، میزان انرژی ساطع شده توسط سیم،‌ در طول موج مرتبط با نور مرئی چقدر است؟ طول موج نور مرئی در بین ۰.۴ تا ۰.۷۶ میکرومتر است. از این رو در ابتدا بایستی حاصلضرب λT را محاسبه کرد، سپس مقدار fλ مرتبط با آن را از جدول بالا خواند. بنابراین می‌توان به ترتیب زیر عمل کرد. مقدار بالا نشان می‌دهد که تنها ۵ درصد از کل انرژی تابشی ساطع شده از سیم تنگستن در بازه نور مرئی است. در واقع نوری که ما از لامپ می‌بینیم، ۵ درصد کل انرژی ساطع شده از لامپ است. ثابت‌های تابشی جسم سیاه می‌تواند مرجع خوبی برای بررسی مشخصه‌های تابشی یک سطح واقعی باشد. گسیلندگی به نسبت انرژی ساطع شده توسط یک سطح به انرژی ساطع شده توسط جسم سیاه که در دمایی یکسان قرار گرفته‌اند، «گسیلندگی» (Emissivity) گفته می‌شود که با ε نشان داده می‌شود. واضح است که این مقدار همواره بین صفر و یک قرار می‌گیرد. این کمیت به ما نشان می‌دهد که خواص تابشی یک سطح واقعی به چه میزان به جسم سیاه نزدیک است [ضریب گسیلندگی برای جسم سیاه برابر با یک است]. از تعریف ارائه شده برای این مقدار پیدا است که می‌توان این عدد را با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد. رابطه بالا گسیلندگی کلی یک سطح را نشان می‌دهد. اما در بعضی از تحلیل‌ها از توانایی گسیلش سطح، در یک طول موج خاص استفاده می‌شود. در چنین شرایطی می‌توان از مفهوم گسیلندگی طیفی بهره برد. گسیلندگی سطحی را با نماد ελ نشان می‌دهند و مقدار آن با استفاده از رابطه زیر قابل محاسبه است. توجه داشته باشید که در هر دو مفهوم بالا دمای سطح واقعی و جسم سیاه برابر هستند. در رابطه بالا  (Eλ(T توانِ تابشِ طیفی یک جسم سیاه است. در شکل زیر این مفهوم در قالب نمودار نشان داده شده. همان‌طور که در آن می‌بینید، توان تابشی یک سطح واقعی همواره کمتر از جسم سیاه است. مقایسه توان تابشی جسم سیاه و جسم واقعی که در دمای یکسانِ T قرار دارند. مشخصه‌های تابشی یک سطح نرخ انتقال حرارت تشعشعی به ویژگی‌های فیزیکی سطح نیز وابسته است. از این رو، به منظور سادگی محاسبات مربوط به تابش، سطوح مختلف در دسته‌‌بندی‌های زیر قرار می‌گیرند. سطح پخش‌کننده: به سطحی که خواص تابشی آن مستقل از جهت انتشار امواج باشد. سطح خاکستری: به سطحی گفته می‌شود که خواص تابشی آن مستقل از طول موج تابش است. ضریب انتشار یک سطح خاکستری را می‌توان با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد. ضریب انتشار معرفی شده در معادله بالا به شدت به دمای T وابسته است. جذب، بازتاب و شفافیت یک سطح به میزان انرژی تابشی که به یک سطح می‌رسد، «پرتوافکنی» (Irradiation) گفته می‌شود که با نماد G نشان می‌دهند. جذب (α): نسبت انرژی جذب شده به انرژی تابیده شده به یک سطح بازتاب (ρ): نسبت انرژی بازتاب شده به کل انرژی تابشی وارد شده به سطح شفافیت: نسبت انرژی عبوری به کل انرژی وارد شده به سطح تشعشع خروجی (J): عبارت است از نسبت انرژی ساطع شده به کل انرژی وارد شده به یک سطح می‌توان خصوصیات ارائه شده در بالا را در قالب زیر بیان کرد: با استفاده از قانون اول ترمودینامیک می‌دانیم که مجموع انرژی‌های جذب شده، بازتاب شده و منتقل شده از سطح بایستی برابر با کل انرژی ورودی به آن باشد. از این رو می‌توان این قانون را به شکل زیر بیان کرد: با تقسیم عبارت بالا به G، رابطه میان ضرایب بیان شده برای یک سطح، به شکل زیر بدست می‌آید. در شکلی که در ادامه آمده، هر کدام از این انرژی‌ها، به تفکیک نشان داده شده است.