Uma superfície tem absortividade de 0,72 para a radiação solar e emissividade 0,6 na temperatura ambiente. A temperatura da superfície é 350 K quando os componentes direto e difuso da radiação solar são
e
, respectivamente. A radiação direta faz ângulo de
com a normal da superfície. Tomando a temperatura efetiva do céu de 280 K , determine a taxa líquida de transferência de calor por radiação para a superfície, nesse momento. R.
15. A superfície absorvedora de um coletor solar é feita de alumínio revestido com cromo preto (
e
). A radiação solar incide na superfície a uma taxa de
. A temperatura do ar e a temperatura efetiva do céu são
e
, respectivamente, e o coeficiente de transferência de calor por convecção é de
. Para uma temperatura de superfície absorvedora de
, determine a taxa líquida de energia solar fornecida pela placa absorvedora para a água que circula por trás dela. R.
15. A superfície absorvedora de um coletor solar é feita de alumínio revestido com cromo preto (
Passo 1
O enunciado dá uma superfície com absortividade
para radiação solar e emissividade
na temperatura ambiente. Incidem dois componentes de radiação solar: direta
sob ângulo de
com a normal, e difusa
. A temperatura da superfície é
e a temperatura efetiva do céu é
. Queremos a taxa líquida de transferência de calor por radiação.
Passo 2
Escrevemos a energia absorvida da radiação solar:
Passo 3
Calculamos cada termo:
Passo 4
A perda radiativa para o céu é
onde
Passo 5
Calculamos
e
:
Passo 6
A taxa líquida de radiação é
Passo 7
O segundo enunciado dá uma placa com
e
. A radiação solar incidente é
. A temperatura do ar é
, a efetiva do céu é
, o coeficiente de convecção é
e a temperatura de superfície é
. Queremos a taxa líquida de energia fornecida à água.
Passo 8
Energia absorvida do sol:
Passo 9
Perda por convecção para o ar:
Passo 10
Perda por radiação para o céu:
Calculando
e
, obtemos
Passo 11
Taxa líquida fornecida à água: