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• Antonio González

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UNIVERSIDAD DEL AZUAY INTEGRANTES: González Antonio. CÁTEDRA: Sistemas de Refrigeración.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN La radiación térmica es la forma de radiación emitida por los cuerpos debido a su temperatura. A diferencia de la conducción y la convección, la transferencia de calor por radiación no requiere la presencia de un medio interventor. De hecho, la transferencia de calor por radiación es la más rápida (a la velocidad de la luz) y no sufre atenuación en un vacío. Todos los cuerpos a una temperatura arriba del cero emiten radiación térmica.

La razón máxima de la radiación que se puede emitir desde una superficie a una temperatura termodinámica 𝑇𝑠 (en K o R) es expresada por la ley de Stefan-Boltzmann como:

𝑄̇𝑒𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 = 𝜎𝐴𝑠 𝑇𝑠4

(𝑊)

Esto es para una superficie idealizada que emite radiación a razón máxima, a estas se les llama cuerpo negro y la radiación emitida por éste es la radiación del cuerpo negro. Donde 𝐴𝑠 es el área superficial y σ es la constante de Stefan-Boltzmann y su valor es:

𝜎 = 5.67𝑥10−8

𝑊 𝐵𝑡𝑢/ℎ −8 = 0.1714𝑥10 𝑚2 𝐾 4 𝑓𝑡 2 𝑅4

La radiación emitida por todas las superficies reales es menor que la emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura y se expresa como:

𝑄̇𝑒𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 = 𝜀𝜎𝐴𝑠 𝑇𝑠4

(𝑊)

A ε se le conoce como emisividad y su valor esta entre 0 y 1, para cuerpos negros ε=1 y para otros materiales podemos observar en la siguiente tabla.

La absortividad (α), la cual es la fracción de la energía de radiación incidente sobre una superficie que es absorbida por ésta. Su valor está en el intervalo 0 a 1. La ley de Kirchhoff de la radiación afirma que la emisividad y la absortividad de una superficie a una temperatura y longitud de onda dadas son iguales. En muchas aplicaciones prácticas, la absortividad promedio de una superficie se considera igual a su emisividad promedio.

`

La diferencia entre las razones de la radiación emitida por la superficie y la radiación absorbida es la transferencia neta de calor por radiación.

Cuando una superficie de emisividad ε, área superficial As, a una temperatura superficial 𝑇𝑠 , está por completo rodeada por una superficie mucho más grande (o negra), a una temperatura termodinámica 𝑇𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑𝑒𝑑𝑜𝑟 , y separada por un gas (como el aire) que no interfiere con la radiación, tenemos: 4 ) (𝑊) 𝑄̇𝑟𝑎𝑑 = 𝜀𝜎𝐴𝑠 (𝑇𝑠4 − 𝑇𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑

La transferencia de calor por radiación hacia una superficie, o desde ésta, rodeada por un gas como el aire, ocurre paralela a la conducción (o convección, si se tiene un movimiento masivo del gas) entre esa superficie y el gas. Por lo tanto se usa un 𝒉𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒅𝒐 que considera tanto los efectos de radiación y de convección. Entonces, la razón total de transferencia de calor hacia una superficie, o desde ésta, por convección y radiación se expresa como:

̇ 𝐴𝑠 (𝑇𝑠 − 𝑇𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑 ) 𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = ℎ𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜