Transcript Prijenos topline

Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
PRIJENOS TOPLINE
FIZIKA 1

Q J
    W
t  s
GUSTOĆA TOPLINSKOGA TOKA
q

S

 W
q    2
S  m
Watt
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
TOPLINSKI TOK
Q

t
FIZIKA 1
FIZIČKE VELIČINE ZA OPIS PRIJENOSA TOPLINE
- sredstvo kao cjelina miruje, a energija se
prenosi s čestice na česticu
- kondukcija se održava dok postoji razlika T
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
FIZIKA 1
VOĐENJE TOPLINE ILI KONDUKCIJA
OPIS KONDUKCIJE
Fourierov zakon
Promjena T duž ravnog vodiča
T1 >T2
FIZIKA 1
T1
T2
Dx
x
Toplina se iz područja veće u područje manje T prenosi prema zakonu:
DT
Q  
St
Dx
Toplinska
vodljivost
gradijent
temperature
vrijeme
površina presjeka vodiča
- minus označava prijenos od toplijeg prema hladnijem dijelu vodiča
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
T
- postoji ploha čvrstog tijela temperature T1
s kojom je fluid u kontaktu i s koje vođenjem
prima toplinu
Gustoća toplinskog toka
q  hc (Tp  Tf )
Temperatura fluida
Konvekcijski
koeficijent
Temperatura plohe
Određuje se eksprimentalno, ovisi o fluidu i plohi
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
- fluid temperature T u gibanju
FIZIKA 1
STRUJANJE TOPLINE (MIJEŠANJE ) ILI KONVEKCIJA
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
- prijenos bez(materijalnog) kontakta
FIZIKA 1
ZRAČENJE ILI RADIJACIJA
ZRAČENJE ILI RADIJACIJA
Valne duljine:
750 nm - 1mm
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
FIZIKA 1
Toplinsko ili infracrveno (IR) zračenje elektromagnetnog spektra
APSOLUTNO CRNO TIJELO
REFLEKSIJSKI FAKTOR
ZAKON OČUVANJA ENERGIJE
r

u
Apsorbirani tok zračenja
Upadni tok zračenja
Reflektirani tok zračenja
Upadni tok zračenja
   1
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
APSORPCIJSKI FAKTOR
a

u
FIZIKA 1
- svako tijelo zrači toplinu
- energija zračenja je povezana sa stupnjem molekulskog gibanja
APSOLUTNO CRNO TIJELO : (hipotetsko) tijelo koje apsorbira svo upadno zračenje
  1,   0
GUSTOĆA TOKA ENERGIJE ZA ZRAČENJE (RADIJACIJSKA EGZITANCIJA)
FIZIKA 1
S
Površina ravne plohe koja emitira zračenje
Spektar zračenje krutih tijela je kontinuiran te je
  M
dM
M 
d

M   M  d
0
SPEKTRALNA GUSTOĆA TOKA ENERGIJE
UKUPNA SPEKTRALNA
GUSTOĆA TOKA ENERGIJE
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
M
e
Energetski tok emitiran u poluprostor 2p steradijana
FIZIKA 1
M
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
SPEKTAR ZRAČENJA CRNOG TIJELA
ct
 / nm
ZAKONI ZRAČENJA
4
Gustoća toka zračenja
crnog tijela
Stefan–Boltzmannova konstanta
SIVO TIJELO - (aproksimacija) ne upija svu energiju upadnog
zračenja, a (poput crnog tijela) podjednako emitira i apsorbira
sve valne duljine (ali djelomično i odbija)
EMISIVNOST
e
  ct
e
Emitirani tok zračenja sivog tijela
Emitirani tok zračenja crnog tijela
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
M  T
ct
FIZIKA 1
STEFAN - BOLTZMANNOV ZAKON
ct
Wienov zakon pomaka
m T = b
konstanta Wienova pomaka
b = 2,898 · 10-3 K m
 / nm
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
M
FIZIKA 1
WIENOV ZAKON
KIRCHOFFOV ZAKON
toplinska ravnoteža
FIZIKA 1
- crno tijelo (CT) u zatvorenoj i izoliranoj posudi
CT u toplinskoj ravnoteži:
e  a
ct
ct
e  a   S T 4
ct
Stefan–Boltzmannov zakon
Gustoća toka energije
M ct   T 4
e
M
S
ct
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
Tok energije od CT prema stijenkama posude
jednak toku energije od posude prema CT
Sivo tijelo (podjednako apsorbira i emitira, ali djelomično reflektira
upadno zračenje)
Emisivnost
a

u
a   u
e
  ct
e
e   e
Crno tijelo (toplinska ravnoteža)
e  a
ct
ct
ct
ε () =  ()
KIRCHOFFOV
ZAKON
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
Apsorbirani tok
FIZIKA 1
e  a
u  a  r
TOPLINSKI OTPOR
Električni naboj q
Toplina Q
Brzina prijenosa
Električna struja I
Toplinski tok
Uzrok prijenosa
Razlika potencijala U
Razlika temperatura DT
Otpor prijenosa
Električni otpor R
Toplinski otpor
Što se prenosi

R
DT

Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić
FIZIKA 1
- definira se analogijom s električnim otporom