Diapositiva 1 - Hoepli Scuola

TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Il calore è l’energia che si trasferisce da un corpo a
temperatura maggiore a uno a temperatura più bassa
Il trasferimento può avvenire in tre modi diversi
conduzione
convezione
irraggiamento
HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2
TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Conduzione
Il calore si trasferisce da un corpo a temperatura maggiore a
uno a temperatura minore senza trasferimento di materia.
La trasmissione di calore per conduzione avviene anche
all’interno di uno stesso corpo se le sue parti vengono a
trovarsi a differenti temperature.
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Convezione
La trasmissione per convezione ha luogo nei fluidi nei quali particelle
che si trovano in zone a temperatura maggiore si spostano
verso zone a temperatura inferiore.
Le particelle più calde, spostandosi, cedono la propria energia alle
particelle più fredde.
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Irraggiamento
Ogni corpo la cui temperatura è superiore allo zero assoluto emette energia
sotto forma di radiazioni.
Queste radiazioni si propagano fino a quando non incontrano un corpo a
temperatura inferiore che le assorbe, le riflette, o le trasmette.
La trasmissione avviene senza contatto o trasferimento di materia e la
quantità di calore emesso dipende solo dalla temperatura del corpo che si
prende in esame
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Trasmissione per conduzione
attraverso una parete piana
Legge di Fourier
La quantità di calore che passa per conduzione attraverso una parete piana
formata di un unico materiale è direttamente proporzionale alla superficie
(interna o esterna, considerate uguali) della parete, al salto termico fra la
superficie interna e quella esterna e al tempo considerato ed è inversamente
proporzionale allo spessore della parete stessa, secondo un coefficiente kc
che dipende dal materiale
Qc
T2  T1
  kc A
t
l
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Trasmissione per conduzione
attraverso una parete cilindrica
Se la parete è formata di un solo materiale, la quantità di calore trasmesso
dipende dalla differenza di temperatura all’interno e all’esterno della parete
cilindrica, dal tempo di durata del processo, dalla sua lunghezza e dallo
spessore della parete (r2 raggio esterno e r1 raggio interno)
Qc
k c 2 l T2  T1 

r2
t
ln
r1
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Trasmissione per convezione da
un fluido a una parete piana
La quantità di calore trasmesso dipende dalla differenza di temperatura fra il
fluido e la parete, dal tempo di durata del processo, dalla superficie della
parete e da un coefficiente hc conosciuto come coefficiente di pellicola che è
fortemente influenzato dallo strato limite presente sulla superficie della parete
Qc
  hc A T2  T1 
t
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Trasmissione per irraggiamento
Il corpo nero
Quando una radiazione colpisce la superficie di un corpo, essa può essere
assorbita, riflessa o trasmessa per trasparenza.
La somma delle tre energie è uguale alla quantità di energia
che ha colpito il corpo.
Un corpo che assorbe tutta l’energia che riceve e quindi presenta il potere
assorbente uguale a 1 è detto corpo nero
E  E rE aE t
r = potere riflettente o riflessività
a = potere assorbente o assorbività
t = potere trasparente o trasmissività
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Trasmissione per irraggiamento
Un corpo che assorbe tutta l’energia che riceve (corpo nero) deve per forza
emettere l’energia che ha assorbito altrimenti la sua temperatura
aumenterebbe continuamente.
Questa affermazione è nota come legge di Kirchoff
La quantità di calore emessa dal corpo nero è data dall’espressione:
Qc
4
 A T
t
 = 5,6697 x 10-8 W m-2 K-4
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TRASMISSIONE E SCAMBIO DI CALORE
Trasmissione per irraggiamento
Il corpo grigio
Il corpo nero è un concetto teorico, nella realtà i corpi reali, detti, in confronto
con il corpo nero, corpi grigi, emettono solo una parte del calore ricevuto. Per
essi il calore effettivamente emesso per irraggiamento è dato dalla formula
che segue, nella quale a è un numero compreso fra 0 e 1 e rappresenta la
frazione di calore emesso. Il simbolo è uguale a quello usato per l’assorbività,
in quanto la quantità di calore emessa è sempre uguale a quella assorbita
(legge di Kirchoff)
Qc
4
 AaT
t
 = 5,6697 x 10-8 W m-2 K-4
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