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TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA UNIDADE 4:UNIDADE 4: Trocadores de Calor, Propriedades da Radiação Térmica e Troca Radiativa entre SuperfíciesTérmica e Troca Radiativa entre Superfícies (CAPÍTULOS 11,12,13 DO LIVRO TEXTO) DIA 50 Propriedades da Radiação Térmica EXEMPLO 12.5 U fí d f 1600 K d d h fé l p ç Uma superfície difusa a 1600 K tem a emissividade hemisférica espectral mostrada na figura. Determine a emissividade hemisférica total e o poder emissivo total. Propriedades da Radiação Térmica 1. A emissividade hemisférica total é dada pela Equação 12.43, cuja p ç integração pode ser efetuada por partes como segue: ou NaTabela 12.2 2 D E ã 12 36 d i i l é2. Da Equação 12.36, o poder emissivo total é Troca de Radiação entre Superfíciesç p • Fator de Forma Radiação Emitida e Refletida Radiação Emitida e Refletida ç por i e interceptada por j ç por i e interceptada por j Relação de Relação de reciprocidade Troca de Radiação entre Superfíciesç p • Fator de Forma Para N superfícies de uma cavidade fechada, Conhecida como a regra da soma. Observações: • Superfície côncava: Fii é diferente de zero. • Superfície convexa ou plana: Fii é igual a zero. Verifica-se, que nem todos os fatores N² são calculados diretamente, apenas:, q , p Os outros são calculados através das equações geradas pela combinação da Os outros são calculados através das equações geradas pela combinação da regra da soma e da lei da reciprocidade. Troca de Radiação entre Superfíciesç p • Fator de Forma Ex.: Duas superfícies esféricas. =>=> Que diretamente são determinados apenas Aplicando a regra da soma no sentido 1-2: Como 100% da radiação atinge 2: => (sup convexa)=> (sup. convexa) E também: Troca de Radiação entre Superfíciesç p • Fator de Forma Aplicando a regra da soma no sentido 2-1: Uma vez que F21 foi determinado: O Fator de Forma para outras configurações são apresentados na Tabela 13.1 (2D) Tabela 13 2 (3D) Figura 13 4 (3D) e Figura 13 5 (3D) e Figura 13 6 (2D), Tabela 13.2 (3D), Figura 13.4 (3D) e Figura 13.5 (3D) e Figura 13.6 (3D). Troca de Radiação entre Superfíciesç p Placas Paralelas com Linhas Placas Planas Inclinadas Centrais Conectadas por uma Perpendicular com Igual Largura e uma Aresta Comum Troca de Radiação entre Superfíciesç p Placas Perpendiculares com Cavidade com Três Lados uma Aresta Comum Troca de Radiação entre Superfíciesç p Placa Infinita e Linha de CilindrosPlaca Infinita e Linha de Cilindros Troca de Radiação entre Superfíciesç p Retângulos Paralelos Alinhados Discos Paralelos Coaxiais Troca de Radiação entre Superfíciesç p Retângulos Perpendiculares com uma Aresta Comumg p Troca de Radiação entre Superfíciesç p Retângulos Paralelos Alinhados Troca de Radiação entre Superfíciesç p Discos Discos Paralelos Coaxiais Troca de Radiação entre Superfíciesç p Retângulos P di l Perpendiculares com uma Aresta ComumComum Troca de Radiação entre Superfíciesç p Cilindros de Concêntricos de Comprimento Finito Troca de Radiação entre Superfícies EXEMPLO 13.2 ç p Determine os fatores de forma F12 e F21 para as seguintes geometrias: 1. Esfera com diâmetro D no interior de uma caixa cúbica de comprimento L = Dcomprimento L = D. 2. Um lado de uma partição diagonal no interior de um longo duto de seção reta quadrada.q 3. Extremidade e lateral de um tubo circular com comprimento igual ao diâmetro. Troca de Radiação entre Superfícies O f d f d j d d b id i ã l d SOLUÇÃO ç p Os fatores de forma desejados podem ser obtidos por inspeção, pela regra da reciprocidade, pela regra da soma e/ou com o uso dos gráficos. 1 E f i i d b1. Esfera no interior de um cubo: Por inspeção, F12 = 1 P i id dPor reciprocidade, 2 P i i ã i i d d d d2. Participação no interior de um duto quadrado: Através da regra da soma, F11 + F12 + F13 = 1, com F11 = 0, Por simetria: F12 = F13simetria: F12 F13 Consequentemente F12 = 0,50 Por reciprocidadePor reciprocidade, Troca de Radiação entre Superfícies SOLUÇÃO ç p 3. Tubo circular: DaTabela 13.2 ou Figura 13.5, com (r3/L) = 0,5 e (L/r1) = 2; F13 = 0,172. Da regra da soma, F11 + F12 + F13 = 1 F = 0 F = 1 F = 0 828ou, com F11 = 0, F12 = 1 – F13 = 0,828 Por reciprocidade,p , Troca de Radiação entre Superfícies •Troca de Radiação entre Superfícies Cinzas, Difusas e Opacas em id d ç p uma cavidade Seja uma cavidade com superfícies isotérmicas, cinzas, difusas e opacas. Análise de Radiação na Superfície iAnálise de Radiação na Superfície i Troca de Radiação entre Superfíciesç p Equacionando um balanço de Energia na Superfície em questão: Taxa de transferência de calor Taxa de transferência de calor radiante líquida em uma superfície. Representação de Rede de Radiação em uma Superfície da Cavidade: Potencial Motriz Resistência Superficial
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