¡La universidad para todos! ¡La Universidad para todos! Tema: TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACION Docente: ING MAXIMO HUAMBACHANO MARTEL Escuela Profesional INGENIERÍA AMBIENTAL Periodo académico: 2018-1 Semestre: Unidad: ¡La universidad para todos! TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACION Es el mecanismo de transferencia de calor en el cual la energía se emite por la superficie de un cuerpo en forma de radiación electromagnética por el hecho de estar dicha superficie a temperatura superior a 0 K. Cómo se produce el transporte La radiación electromagnética (ondas y/o corpúsculos) transportan la energía en todas direcciones desde la superficie emisora. Cuando la radiación alcanza otro cuerpo, parte puede ser absorbida, parte reflejada y parte puede ser transmitida. La parte que es absorbida aparece en forma de calor en el cuerpo absorbente. El transporte no requiere presencia de materia. ¡La universidad para todos! Dónde domina el mecanismo de radiación La radiación siempre está presente entre cuerpos materiales, estableciéndose un intercambio radiactivo entre los cuerpos. El intercambio radiactivo es predominante cuando la diferencia de temperaturas es elevada. La radiación es una forma de intercambio de energía completamente diferente a la conducción y convección. ¡La universidad para todos! Radiación electromagnética. Conceptos básicos (longitud de onda): distancia entre dos picos consecutivos Campo eléctrico Campo magnético Onda c= Corpúsculo (fotón) E = h (frecuencia): número de oscilaciones por segundo en un punto determinado El transporte e intercambio de energía de la radiación electromagnética puede entenderse también como una interacción de fotones que viajan a la velocidad de la luz ¡La universidad para todos! Radiación térmica. Espectro electromagnético La radiación térmica abarca la parte del espectro electromagnético entre 0,3 y 100 μm Longitud de onda 1 Angstrom (A) = 10-10 m 1 nanometro (nm)= 10-9 m 1 micrometro (m) = 10-6 m 1 m = 1000 nm Frecuencia 1 kilohertzio (KHz) = 103 Hz 1 megahertzio (MHz) = 106 Hz 1 gigahertzio (GHz) = 109 Hz ¡La universidad para todos! Radiación térmica (0.3 m – 100 m) Radiación de onda corta o solar: 0.4m-3m. Radiación de onda larga: 3m - 100 m . ¡La universidad para todos! Espectro Visible/Radiación fotosintéticamente activa 0,455 μm 0,485 μm 0,620 μm 0,575 μm 0,585 μm [0,4 – 0,7] μm ¡La universidad para todos! Espectro Visible Radiación fotosintéticamente activa PAR ¡La universidad para todos! Radiación térmica (0.3 m – 100 m) ¡La universidad para todos! Radiación térmica (0.3 m – 100 m) ¡La universidad para todos! Radiación térmica (0.3 m – 100 m) Radiación de onda corta o solar: 0.4m-3m. Radiación de onda larga: 3m - 100 m . ¡La universidad para todos! Interacción radiación-materia ¡La universidad para todos! Radiación visible ¡La universidad para todos! Interacción de la radiación con la materia Reflectividad y Temperatura superficie Energía Incidente Reflejada Emitida Cuerpo que recibe la radiación, parte es reflejada, parte es absorbida, y parte es transmitida ++ =1 + + = 1 Transmitida Subíndice Características espectrales ¡La universidad para todos! Interacción de la radiación con la materia Irradiación, G, en todas direcciones y sobre todas las longitudes de onda J=ρG+E Radiosidad, J Toda la radiación que abandona una superficie Poder emisivo, E Energía Incidente Reflejada Emitida Cuerpo que recibe la radiación, parte es reflejada, parte es absorbida, y parte es transmitida En todos los casos es energía por unidad de tiempo y por unidad de superficie, emisora o receptora, [W m-2] ¡La universidad para todos! Transporte de energía en forma de radiación Energía: la capacidad de realizar un trabajo. Se mide en julios (J). Flujo radiante (o simplemente flujo): La cuantía de energía radiante que una superficie emite, transmite o recibe por unidad de tiempo. Una unidad apropiada es el vatio (W). 1W = 1J/s Densidad de flujo radiante (es usualmente llamado también flujo): Se define como la energía radiante que una superficie emite, transmite o recibe por unidad de superficie. Se mide en W/ m2 Estas definiciones son suficientes para describir el transporte de energía cuando se considera un haz de rayos paralelos en un plano perpendicular a dichos rayos. ¡La universidad para todos! Transporte de energía en forma de radiación. Propiedades direccionales La energía en forma de radiación se transporta en tres dimensiones Intensidad de Radiación, I, o Radiancia, L: Se define como el flujo radiante (energía por unidad de tiempo) por unidad de ángulo sólido observado en una determinada dirección, dividido por el área aparente de la fuente en la dirección observada. El área aparente de la superficie es el valor de la superficie multiplicada por el coseno del ángulo que forma la perpendicular a la superficie y la dirección de observación. La unidad en que se mide es el vatio por stereorradián y metro cuadrado (W/m2 /sr) ¡La universidad para todos! Transporte de energía en forma de radiación. Propiedades direccionales Intensidad de Radiación, I Se define como el flujo radiante (W) por unidad de ángulo sólido (sr) observado en una determinada dirección, dividido por el área aparente (m2) de la fuente en la dirección observada. El área aparente de la superficie es el valor de la superficie multiplicada por el coseno del ángulo que forma la perpendicular a la superficie y la dirección de observación. Superficie de la fuente, A I límw0;A0 q w A cos ¡La universidad para todos! Radiación térmica. Interacción con la superficie. Propiedades direccionales I i Cálculo de la energía que llega, G o sale, J, de una superficie, A Ie+ r ¡La universidad para todos! Transporte de energía en forma de radiación. Propiedades direccionales J I e r ( , ) cos d G I i ( , ) cos d h Energía que llega, G o sale, J de una superficie, I i Ie+ h G G, J, E están integradas sobre todo el hemisferio r E I e ( , ) cos d h ¡La universidad para todos! Combinación de conducción y convección https://www.youtube.com/watch?v=WQl4sN57Ta0 Ley de Fourier-transferencia de calor en una superficie planahttps://www.youtube.com/watch?v=7MrX-MHkwGc www.youtube.com/watch?v=qUkY3icw47Q https://www.youtube.com/watch?v=vA4w0vVZ7fE Radiación rayos infrarroja https://www.youtube.com/watch?v=-wI-hB3kOUE Resumen transferencia calor AA1 https://www.youtube.com/watch?v=pKlXrk9f-cQ&t=700s Cuerpo Negro y Ejercicios Radiación https://www.youtube.com/watch?v=fgXLmUwHbaM https://www.youtube.com/watch?v=I1kc1OTV-Jk&t=8s https://www.youtube.com/watch?v=CngUAJXE4uk ¡La universidad para todos! ¡Gracias!
