Diapositiva 1 - Hoepli Scuola
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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. HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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. HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 rE aE t r = potere riflettente o riflessività a = potere assorbente o assorbività t = potere trasparente o trasmissività HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2 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 AaT t = 5,6697 x 10-8 W m-2 K-4 HOEPLI S. Di Pietro Tecnologie chimiche industriali vol.2
