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Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore IRRAGGIAMENTO Emissione di energia termica e sua propagazione sotto forma di onde.

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1 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore IRRAGGIAMENTO Emissione di energia termica e sua propagazione sotto forma di onde elettromagnetiche

2 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore La proprietà e gli effetti di tali radiazioni differiscono al variare della lunghezza d’onda 

3 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Classificazione delle onde elettromagnetiche Lunghezza d’onda [  m]Frequenza [kHz]Impiego · ·10 3 Industria e telefonia · ·10 4 Radionavigazione · ·10 5 Radiodiffusione (o.l.) · ·10 6 Radiodiffusione (o.m.) · ·10 7 Radiodiffusione (o.c.) · ·10 8 Televisione

4 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Classificazione delle onde elettromagnetiche Lunghezza d’onda [  m]Frequenza [kHz]Impiego · ·10 11 Sistemi radar 10 0 – · ·10 14 Scambio termico radiativo · ·10 15 Radiazione visibile – · ·10 16 Radiazione ultravioletta – · ·10 19 Rontgenscopia – · ·10 22 Gammascopia, Radioisotopi

5 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Classificazione delle onde elettromagnetiche Radiazione visibile  Radiazione ultravioletta  Radiazione infrarossa 

6 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Grandezze Radiative Potere emissivo totale E  Energia termica emessa dalla superficie considerata nell’unità di tempo e per unità di area Irradiazione totale I  Energia che incide sulla superficie considerata nell’unità di tempo e per unità di area

7 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Grandezze Radiative Radiosità totale R  Energia che lascia, per emissione e riflessione, la superficie considerata nell’unità di tempo e per unità di area Grandezze Radiative monocromatiche o spettrali  E I R

8 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Grandezze Radiative   

9 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Assorbimento, Riflessione e Trasmissione aliquota dell’irradiazione riflessa aliquota dell’irradiazione trasmessa aliquota dell’irradiazione assorbita

10 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Assorbimento, Riflessione e Trasmissione   

11 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Assorbimento, Riflessione e Trasmissione  I coefficienti a, r e t sono grandezze totali e possono assumere valori compresi tra 0 e 1 

12 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superficie con a=1 Assorbe completamente la radiazione incidente su di essa  a=1r=0t=0 Superficie termicamente nera

13 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superficie con a=1 Superficie termicamente nera

14 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superficie con r=1 Riflette completamente la radiazione incidente su di essa  a=0r=1t=0

15 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superficie con t=1 Trasmette completamente la radiazione incidente su di essa  a=0r=0t=1

16 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Coefficienti monocromatici o spettrali  a r t Assorbimento, Riflessione e Trasmissione Alcuni materiali presentano caratteristiche di emissione, assorbimento e trasmissione variabili con

17 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore 0.70  m 0.90 > 2.7  m o < 0.20  m  il vetro risulta praticamente opaco alla radiazione 

18 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superficie termicamente nera Superfici ideali  Assorbitore ideale  Mostra particolari caratteristiche anche in emissione

19 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore IPOTESI  Regime stazionario  Supefici limite con identiche caratteristiche radiative  Stessa irradiazione I  Materiale omogeneo e isotropo  Superfici isoterme

20 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore  I = E+rI = R

21 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore IPOTESI  Regime stazionario  Supefici limite con identiche caratteristiche radiative  Stessa irradiazione I  Materiale omogeneo e isotropo  Superfici isoterme

22 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore  I = E n = R n  L’assorbitore ideale è anche un emettitore ideale

23 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Per il corpo nero l’emissione di energia termica per irraggiamento è regolata da tre leggi fondamentali Legge di Stefan-Boltzmann  5.67 x W/(m 2 K 4 )

24 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Legge di Planck Legge di Wien x 10 8 W  m 4 /m x 10 4  mK 2898  mK

25 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Andamento di E n in funzione di Andamento di E n in funzione di

26 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Emissività totale Superfici reali   Emissività monocromatica 

27 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Legge di Kirchoff Superfici reali  

28 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superfici grigie  

29 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superfici grigie 

30 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superfici grigie 

31 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Superfici grigie

32 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Fattore di configurazione geometrica

33 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Fattore di configurazione geometrica 

34 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Fattore di configurazione geometrica  F 1,2 =F 2,1 =1 F 1,2 =1 e F 2,1 <1

35 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Proprietà dei fattori di configurazione geometrica  A 1 F 1,2 = A 2 F 2,1 Proprietà della reciprocità  Se A 2 <

36 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Proprietà dei fattori di configurazione geometrica  A 1 R 1 =A 1 F 1,1 R 1 +A 1 F 1,2 R 1 + +A 1 F 1,3 R 1 + A 1 F 1,4 R 1 Proprietà della cavità  F 1,1 + F 1,2 + F 1,3 + F 1,4 = 1

37 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Proprietà dei fattori di configurazione geometrica  Proprietà additiva F 1,2 = F 1,(a+b) = F 1,a + F 1,b

38 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo  Piastre piane parallele indefinite  Regime stazionario  T 1 > T 2 IPOTESI F 1,2 =F 2,1 =1

39 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Bilancio di energia relativo a VC1   

40 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo   Bilancio di energia relativo a VC2

41 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo  

42 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo  Superfici nere r 1 =r 2 =0t 1 =t 2 =0

43 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie a 1 =  1 a 2 =  2 r 1 = 1-a 1 r 2 = 1-a 2 (corpo opaco)

44 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo a 1 =  1 a 2 =  2 r 1 = 1-a 1 r 2 = 1-a 2  Superfici grigie (corpo opaco)

45 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie  

46 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie  

47 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie  

48 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie  

49 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie   

50 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie  

51 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore Scambio termico radiativo Superfici grigie  se  1 =  2 = 

52 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore EFFETTO SERRA 0.2  m < < 3  m  t  1 > 3  m oppure < 0.2  m  t  0.1

53 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore EFFETTO SERRA  T s = 5500K  max = 0.53  m  Energia solare incidente sulla superficie nera

54 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore EFFETTO SERRA  T = 373K  max = 7.8  m  Circa il 10% di E n viene trasmesso

55 Tecnica del Controllo Ambientale – A. A. 2004/05 Trasmissione del Calore OSSERVAZIONI La piastra captante non ha un comportamento da corpo nero (r  0) Esiste una piccola aliquota di radiazione solare incidente riflessa dalla piastra captante L’aliquota riflessa conserva la stessa lunghezza d’onda della radiazione incidente Nell’intercapedine tra vetro e piastra non vi è il vuoto ma semplicemente aria Bisogna tener conto dei fenomeni di trasporto convettivo


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