5. Cấu trúc nội dung của luận án
3.2.4 Trao đổi nhiệt bức xạ
Trao đổi nhiệt bức xạ là hiện tượng trao đổi nhiệt giữa 2 vật mà vật 1 phát ra bức xạ còn vật 2 thu bức xạ và chuyển hóa thành nhiệt năng thông qua môi trường sóng điện từ. Mọi vật trong tự nhiên đều có khả năng bức xạ năng lượng do dao động điện từ bên trong các nguyên tử phân tử vật chất. Tuy nhiên chỉ các sóng có bước sóng khoảng = 0,4 0,8 m (ánh sáng nhìn thấy được) và = 0,8 400 m (tia hồng ngoại) mới có hiệu ứng nhiệt cao và gọi là các tia nhiệt.
72
Cường độ trao đổi nhiệt bức xạ phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ giữa các vật và nhiệt độ tuyệt đối của các vật. Nhiệt độ các nguồn càng cao thì khả năng trao đổi nhiệt càng lớn.
Công suất bức xạ của một đơn vị diện tích bề mặt gia nhiệt được tính theo công thức Stefan – Boltzmann:
𝑞𝑏𝑥 = 𝑘𝑣(𝑇𝑎14 − 𝑇𝑎24 ) (3.44) Trong đó:
Ta1, Ta2 – nhiệt độ tuyệt đối của vật nóng và môi trường xung quanh. k – hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối.
v – hệ số bức xạ tương đối, bằng tỉ lệ nhiệt phát ra từ vật thể đang xét với lượng nhiệt phát ra từ vật đen tuyệt đối (cùng kích thước, cùng nhiệt độ, cùng môi trường). Trị số v phụ thuộc vào vật thể, bề mặt vật thể (độ bóng). Giả thiết bề mặt bức xạ của vật nhỏ hơn bề mặt của các vật thể gần đó, có thể phản bức xạ. Khi q(W/m2), Ta1, Ta2(0K), hằng số k = 5,77.10-8 W/m2.0K4, điền vào (3.44) ta có: 𝑞𝑏𝑥 = 5,77𝑣 [(𝑡𝑎1 100) 4 − (𝑡𝑎2 100) 4 ] (3.45)
Khi chênh lệnh nhiệt độ θ = Ta1 – Ta2 = 750C, ta có thể viết (3.45) dưới dạng: 𝑞𝑏𝑥 = 2,38𝑣𝜃1,25(1 + 0,011𝑇0) (3.46) Trong đó:
T0 – nhiệt độ môi trường;
θ – chênh nhiệt độ vật được làm mát và môi trường.
qbx – công suất bức xạ của một đơn vị diện tích bề mặt nung nóng, W/m2.