Radiacion en superficie negra

INTERCAMBIO DE RADIACION ENTRE SUPERFICIES
El análisis de intercambio de calor por radiación entre superficies negras es sencillo debido a que dichas superficies no reflejan nada de la energía que incide sobre ellas. El factor de forma es por tanto igual a la unidad. El calcilo de factores de forma es un problema difícil que implican la geometría de solidos e integración sobre superficies.El análisis de intgercamvio de radiación entre superficies reales se basa en el modelo de la superficie gris difusa. Cuando una cavidad esta formada solo por dos superficies, se pueden obtener formulas algebraicas para el intercambio de radiación, si intervienen muchas superficies, el problema equivalente a la resolución de un sistema de ecuaciones algebraicas simultaneas, para la que se existenmétodos y subrutinas de computador-
6.3.1 INTERCAMBIO DE CALOR ENTRE SUPERFICIES NEGRAS
Consideremos un objeto negro convexo en el interior de un recinto isotérmico como se muestr en la figura 6.5. cuando ambos están en equilibrio a la temperatura T2 , la radiación incidente sobre la superficie y que es absorbida por esta es AlσT24 para equilibrar la emisión de AlσT24 mientras que laabsorción sigue siendo AlσT24 Asi la velocidad a la que el objeto pierde energía por radiación es A(σT41-σT42). Como el recinto debe ganar esta energía, podemos decir que la velocidad neta de transferencia de calor del objeto al recinto, es decir, el intercambio neto de energía es
FORMULA(6.13)
El objeto uno podría ser la esfera interior de unpar de esferas o bien el cilindro interior de dos cilindros largos coaxiales. Si las superficies 1 y 2 son paredes grandes paralelas se areas A1=A2=A colocadas una frente a la otra, entonces es valido el mismo argumento: la ecuación (6.13)sigue siendo valida, pero es mas conveniente escribirla como
FORMULA(6.14)

Las situacionesanteriores fueron especialmente simples de analiuzar debido a que toda la radiación que salía de la superficie 1 llegaba a la superficie 2. Consideremos ahora el intercambio de raciacion entre dos superficies negras finitas A1 y A2, . vemos que solo una parte de la radiación que sale de la superficie ¡ es interceptada por la superficie 2 y viceversa. Definiremos el factor de forma F12 como la fracciónde enregia que sale de A1 y es interceptada por A2. El factor de forma es un concepto geométrico que solo depende del tamaño, la forma y la orientación de las superficies. La radiación que abandona la superficie 1 a una velocidad de Eb1A2F21 la fracción que intercepta la superficie es entonces como ambas superficies son negras, toda la radiación incidente debe ser absorbida, y elintercambio neto de energía radiante es
FORMULA(6.15)
Si ambas superficies estab a la misma temperatura, la segunda ley de la termodinámica requiere que el intercambio de energía neto sea cero;
FORMULA(6.16)
Que es la regla reciproca para los factores de forma.FORMULA(6.17)
La regla recirpca también puede deducirse por argumentos puramente geométricos como.
EJEMPLO 6.1
Una pista circular de patinaje sobre hielo de 20m de diámetro se quiere cubrir temporalmente con una cúpula hemisférica del mismo diámetro. El hielo se mantiene a 270K y cieto dia la temperatura media de la superficie interior de la cúpula es de 290K. calcule latransferencia de calor por radiación de la cúpula a la pista si se puede suponer que ambas superficies son negras.
6.3.2 FACTORES DE FORMA Y SU ALGEBRA
La determiancion de factores de forma exige, evaluar una integral de superficie doble. La tabla 6.1 proporciona formulas para los factores de forma de algunas configuraciones sencillas en dos y tres dimensiones. La configuración numero 1...