Analysis of radiant heat exchange and interaction with conduction
Date
2009-04-09
Authors
Imad Ali Hamdan Al Atrash
عماد علي حمدان الأطرش
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
جامعة القدس
جامعة القدس
Abstract
This work deals with the three fundamental concepts of heat transfer modes (radiation, conduction and convection) with great emphasis on heat radiation and interaction with conduction.
Determining radiation interchange between surface areas is needed in heat transfer, illumination engineering and applied optics. In fact, since 1960 the study of radiant interchange has been given impetus by technological advances that provides systems in which thermal radiation is very important.
The geometric configuration factors derived here are an important component for analyzing radiation exchange. The computation of configuration factors involves integration, either analytically or numerically, over the solid angles by which surfaces can view each other.
Some examples are given to demonstrate analytical integrations arise in radiant heat analysis. Moreover, the question of coupling heat radiation with conduction has been dealt with. To analyze this problem we consider a conductive - radiative heat transfer model containing two conducting and opaque materials which are in contact by radiation through a transparent medium bounded by diffuse - grey surfaces. Some properties of the radiative integral operator are presented. The question of existence and uniqueness of weak solutions for this problem is investigated. The existence of weak solution is proved by showing that our problem is pseudo-monotone and coercive. The uniqueness of solution is proved using some ideas from the analysis of nonlinear heat conduction.
هذة الرسالة تناولت المفاهيم الأساسية لانتقال الحرارة (الاشعاع والتوصيل والحمل) مع التركيز على الأنتقال الحراري بالأشعاع ، وتوضيح حالات حدوثها ، وتقديم القوانين الرياضية القرينة لكل واحدة منها. الأنتقال الحراري بالأشعاع يحدث بين السطوح بدرجات حرارة متباينة وهذا ما وضحه قانون ""The Stefan _ Boltzmann . أما الأنتقال الحراري بالتوصيل يحدث عبر الأجسام الصلبة ، والسوائل موضحا بقانون " Fourier's law" بينما الأنتقال الحراري بالحمل يحدث بين السوائل المتحركة المحاطة بسطوح ذات درجات حرارة متباينة . منذ عام 1960 أصبحت تطبيقات ألأشعاع الحراري مهمة في التقنية المتقدمة، وبناءا عليه انتجت اجهزة يستخدم فيها ألأشعاع الحراري . تعريف " configuration factor " واشتقاقه بين السطوح السوداء ، وذكر خصائصها جزء مهم لتحليل التبادل الأشعاعي. ان حساب " configuration factor " يتضمن التكامل سواء تحليليا أم رقميا . وكذلك للسطوح غير السوداء ( الرمادية) المخالفة للسطوح السوداء بوجود اشعة منعكسة ،والتي ستنضم للأشعة المنبعثة . وقد أوردت بعض الامثلة لبيان التكامل التحليلي الذي يظهر في تحليل الأشعاع الحراري. اضافة لذلك تم طرح ومناقشة تزاوج الاشعاع الحراري مع التوصيل بفرض ان السطوح المعمول بها موصلة و مشعة و قاتمة ويحويها وسط شفاف رمادي باعث للاشعة. وقد عرضت بعض خصائص "Radiative integral operator " . وقد طرح السؤال عن وجود حل وحيد لهذة المسألة ، ويمكن اثبات وجود الحل باثبات ان المسألة المطروحة لدينا تتمتع بالخواص Pseudomonotone and coercive"". وأن وحدانية الحل سيثبت بالاستعانة ببعض الأفكار من "The analysis of nonlinear heat conduction".
هذة الرسالة تناولت المفاهيم الأساسية لانتقال الحرارة (الاشعاع والتوصيل والحمل) مع التركيز على الأنتقال الحراري بالأشعاع ، وتوضيح حالات حدوثها ، وتقديم القوانين الرياضية القرينة لكل واحدة منها. الأنتقال الحراري بالأشعاع يحدث بين السطوح بدرجات حرارة متباينة وهذا ما وضحه قانون ""The Stefan _ Boltzmann . أما الأنتقال الحراري بالتوصيل يحدث عبر الأجسام الصلبة ، والسوائل موضحا بقانون " Fourier's law" بينما الأنتقال الحراري بالحمل يحدث بين السوائل المتحركة المحاطة بسطوح ذات درجات حرارة متباينة . منذ عام 1960 أصبحت تطبيقات ألأشعاع الحراري مهمة في التقنية المتقدمة، وبناءا عليه انتجت اجهزة يستخدم فيها ألأشعاع الحراري . تعريف " configuration factor " واشتقاقه بين السطوح السوداء ، وذكر خصائصها جزء مهم لتحليل التبادل الأشعاعي. ان حساب " configuration factor " يتضمن التكامل سواء تحليليا أم رقميا . وكذلك للسطوح غير السوداء ( الرمادية) المخالفة للسطوح السوداء بوجود اشعة منعكسة ،والتي ستنضم للأشعة المنبعثة . وقد أوردت بعض الامثلة لبيان التكامل التحليلي الذي يظهر في تحليل الأشعاع الحراري. اضافة لذلك تم طرح ومناقشة تزاوج الاشعاع الحراري مع التوصيل بفرض ان السطوح المعمول بها موصلة و مشعة و قاتمة ويحويها وسط شفاف رمادي باعث للاشعة. وقد عرضت بعض خصائص "Radiative integral operator " . وقد طرح السؤال عن وجود حل وحيد لهذة المسألة ، ويمكن اثبات وجود الحل باثبات ان المسألة المطروحة لدينا تتمتع بالخواص Pseudomonotone and coercive"". وأن وحدانية الحل سيثبت بالاستعانة ببعض الأفكار من "The analysis of nonlinear heat conduction".