Bahan kuliah

PERPINDAHAN PANAS2010Bahan kuliah

Hendry P M Simamora ,ST 0 9 2 0 2 1 8 0 INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN

4.9 PENGENALAN PERPINDAHN PANAS SECARA RADIASI

4.9.A Pengenalan dan Basic Persamaan untuk Radiation

1. Sifat perpindahan pancaran panas

Di bagian terdahulu dari bab ini kita telah mempelajari konduksi dan konveksi perpindahan panas. Dalam konduksi, panas ditransfer dari satu bagian tubuh yang lain,dan materi intervensi dipanaskan. Dalam konveksi, panas ditransfer oleh actual pencampuran bahan dan oleh konduksi. Dalam berseri-seri perpindahan panas, medium melalui mana panas ditransfer biasanya tidak dipanaskan. Perpindahan panas radiasi adalah transfer panas oleh radiasi elektromagnetik. Cahaya, sinar gamma, dan seterusnya, hanya berbeda di panjang gelombang. Ini mematuhi hukum yang sama seperti cahaya: Ini perjalanan di garis lurus, dapat ditularkan melalui ruang dan vakum, dan sebagainya. Ini adalah cara penting perpindahan panas dan ini terutama penting di mana terjadi perbedaan suhu yang besar, seperti, misalnya, dalam sebuah tungku dengan ketel tabung, di pengering berseri-seri, atau dalam baking oven makanan. Radiasi sering terjadi dalam kombinasi dengan konduksi dan konveksi. Pembahasan dasar perpindahan panas radiasi akan diberikan di sini, dengan lebih maju dan diskusi komprehensif yang diberikan dalam Bagian 4.11. Dalam pengertian dasar mekanisme perpindahan panas radiasi terdiri dari tiga langkah atau fase yang berbeda: 1. Energi panas dari sumber panas, seperti dinding tungku di T1, akan diubah menjadi energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik-gelombang. 2. Gelombang ini perjalanan melalui ruang intervensi dalam garis lurus dan menyerang benda dingin di T2, seperti tungku tabung berisi air yang dipanaskan. 3. Gelombang elektromagnetik yang menyerang tubuh diserap oleh tubuh dan diubah kembali menjadi energi panas atau panas.

2. Kapasitas pengisapan dan badan hitam

Ketika radiasi termal (seperti gelombang cahaya) jatuh pada tubuh, sebagian diserap oleh tubuh dalam bentuk panas, sebagian dipantulkan kembali ke ruang angkasa, dan sebagian sebenarnya bisa ditularkan melalui tubuh. Bagi sebagian besar kasus dalam proses rekayasa, tubuh yang tembus cahaya untuk transmisi, sehingga hal ini akan diabaikan. Oleh karena itu, untuk tubuh buram,

+ =1.0

di mana adalah kapasitas pengisapan atau diserap fraksi, adalah pantulan atau fraksi tercermin. Sebuah benda hitam didefinisikan sebagai salah satu yang menyerap semua energi radiasi tanpa mencerminkan porsi sebagian. Jadi untuk benda hitam, adalah 0 dan = 1. O. Bahkan, dalam prakteknya ada benda hitam sempurna, namun pendekatan yang sangat dekat akan menjadi lubang kecil di tubuh silmdris lubang, seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah.(lubang)

Permukaan bagian dalam tubuh cekungan hitam dengan arang. Radiasi menembus melalui lubang dan membentur dinding seberang; bagian diserap dan sebagian ada tercermin dalam segala arah. Sinar dipantulkan kembali untuk mempengaruhi dinding, sebagian diserap dan lain tercermin, dengan demikian melanjutkan proses. Jadi, hampir semua energi yang diserap dan memasuki daerah lubang bertindak sebagai blackbody sempurna. Itu permukaan dinding interior adalah "kasar" dan sinar tersebar di segala penjuru, tidak seperti cermin, yang tercermin dalam sudut didefinisikan. Seperti telah disebutkan, benda hitam menyerap semua energi radiasi insiden di atasnya dan tidak mencerminkan bagian apa pun. Sebuah benda hitam juga memancarkan radiasi, tergantung pada suhu, dan tidak mencerminkan bagian apapun. Hubungan antara kekuatan emisi dan permukaan benda hitam disebut emisivitas E dan adalah 1,0 untuk benda hitam. Hukum Kirchhoff menyatakan bahwa sama suhu T, dan nilai-nilai ke permukaan yang diberikan adalah sama, yaitu1 = 1Persamaan (4.9-2) yang berlaku untuk semua permukaan padat atau nonblack hitam.

3. Radiasi dan emisivitas tubuh. Persamaan dasar perpindahan panas radiasi benda hitam sempurna dengan emisivitas = 1.0 adalah q = AT4di mana q adalah aliran panas dalam W, A adalah luas permukaan tubuh dalam m2 adalah konstanta sama untuk 5.676 x l0-8 W/m2. K4 (0,1714 x l0-8 Btu / hr ft2 oR4) dan T adalah suhu tubuh hitam dalam K (oR). Untuk benda hitam dengan emisivitas