Transferência de Calor e Massa - Capítulo 12 RADIAÇÃO

Prévia do material em texto

Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
RADIAÇÃO TÉRMICA
Capítulo 12 – INTRODUÇÃO À RADIAÇÃO
Prof. Sérgio Bartex
sergio_bartex@uniritter.edu.br
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Tópicos a serem abordados
- Objetivos desse capítulo são:
Apresentar o problema de transferência de calor;
Apresentar a física do problema;
Apresentar a distribuição de Planck;
Apresentar as Definições relativas ao tema;
Apresentar a lei de Stefan-Boltzmann;
Apresentar as definições de radiação;
Distribuição de energia;
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
O Problema de Transferência de Calor
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
Onde:
q = taxa de transferência de calor [W];
ε = Emissividade do corpo [-];
σ = Constante de Stefan-Boltzmann [W/m².𝐾4] – 5,67x10−8;
𝑇1 = Temperatura da superfície 1 [K];
𝑇2 = Temperatura da superfície 2 [K];
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Apresentação da física do problema
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
➢ Radiação Térmica é uma troca térmica
que ocorre através de ondas
eletromagnéticas.
➢ Ocorre mesmo no vácuo (não depende
de meio material).
➢ Necessita apenas que as superfícies se
enxerguem mutuamente.
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Apresentação da física do problema
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Distribuição de Planck
Distribuição de Planck:
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
Apresentação da física do problema
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
Apresentação das definições de Radiação
Poder Emissivo (E) – É a energia emitida por um corpo por unidade de
tempo e por unidade de área superficial;
Corpo Negro – Define-se como um emissor e absorvedor perfeito da
radiação. A uma determinada temperatura e para um comprimento de
onda específico nenhuma superfície pode emitir mais que o corpo
negro.
𝐸𝑏 𝑇 = σ. 𝑇
4 [W/m²]
Equação de Stafan-Boltzmann:
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
Poder Emissivo Espectral de Corpo Negro – É a energia emitida por um
corpo negro a uma determinada temperatura absoluta T, por unidade de
tempo, por unidade de área superficial e por unidade de comprimento
de onda;
Apresentação das definições de Radiação
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
Poder Emissivo Espectral de Corpo Negro – É a energia emitida por um
corpo negro a uma determinada temperatura absoluta T, por unidade de
tempo, por unidade de área superficial e por unidade de comprimento
de onda;
Eb de 0 até λ para uma dada T:
Apresentação das definições de Radiação
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
E a Função de Radiação do Corpo Negro pode ser calculada por:
Apresentação das definições de Radiação
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
𝑞 = ε. σ. 𝐴. (𝑇1
4 − 𝑇2
4)
RADIAÇÃO TÉRMICA
E a emissividade (ε) do Corpo Negro, como pode ser calculada???
Vamos a mais definições:
Radiação, Irradiação e Radiosidade!!!
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Intensidade de Radiação
Intensidade de Radiação (I): é a quantidade de radiação
emitida em uma determinada direção do espaço.
Ângulo sólido (ω): “...a área da superfície em uma esfera de
raio unitário é equivalente em magnitude ao ângulo sólido
subentendido...”, esse ângulo é medido em steradian (sr).
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Intensidade de Radiação
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Potência Emissiva (E)
Potência Emissiva (E): Taxa na qual a energia de radiação
é emitida por unidade de área da superfície emissora.
Superfície difusa: Emite a mesma quantidade de radiação
independente do ângulo, ou seja, a emissão pode ser
aproximada pela Intensidade de radiação 𝐼𝑒.
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Radiação Incidente (G):
Radiação Incidente: É definida como a taxa na qual a
energia de radiação incide na direção (θ, ϕ) por unidade de
área da superfície receptora normal para essa direção e por
unidade de ângulo sólido sobre esta direção.
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Radiosidade (J):
Radiosidade: É definida como a taxa na qual a energia de
radiação deixa a unidade de área da superfície em todas as
direções.
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Propriedades radioativas:
Emissividade (ε) : É definida como a razão entre a radiação
emitida pela superfície em uma determinada temperatura e
a radiação emitida por um corpo negro na mesma
temperatura.
A emissividade varia entre 0 e 1, 0 ≤ ε ≤ 1.
A emissividade de uma superfície real não é constante.
Pode variar com a temperatura da superfície, comprimento
de onda e a direção das radiações emitidas.
Podem ser definidas diversas emissividades:
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Propriedades radioativas:
Emissividade espectral direcional:
Emissividade total direcional:
Emissividade espectral hemisférica:
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Propriedades radioativas:
Emissividade hemisférica total (ou média):
Emissividade hemisférica total (ou média):
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Propriedades radioativas:
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Propriedades radioativas:
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Propriedades radioativas:
Absortividade (α), refletividade (ρ) e 
Transmissibilidade (τ):
α + ρ + τ = 1
Aplicando a 1° lei: 
No caso de material opaco: τ = 0 α + ρ = 1
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Conclusão:
- Os assuntos abordados foram:
Apresentado o problema de transferência de calor;
Apresentado a física do problema;
Apresentado a distribuição de Planck;
Apresentadas as Definições relativas ao tema;
Apresentadas a lei de Stefan-Boltzmann;
Apresentadas as definições de radiação;
Distribuição de energia;
Prof. Sérgio BartexIntrodução à Radiação
Bibliografia:
ÇENGEL, Y., GHAJAR, A. Transferência de Calor e Massa:
uma abordagem prática, 4° ed. – Porto Alegre: AMGH, 2012.
Obrigado!
Fim!