Sperimentazione sulle macchine e sui sistemi energetici - Tutta la teoria del corso

Radiometria

I metodi di misura radiometrica della T di un corpo vengono impiegati quando il contatto con l'oggetto caldo è indesiderabile o impossibile.

Principio: Qualsiasi corpo ad una T_o emette una radiazione dipendente dalla T.

Vantaggi: Elevata risposta in frequenza, elevata sensibilità e accuratezza, non intrusività.

Svantaggi: Maggiore costo, possibilità di utilizzare lo strumento solo nel intorno di temperature per i quali è stato progettato e tarato.

Chiaramente per ottenere misure affidabili il dispositivo di misura deve essere usato da personale specializzato.

I dispositivi che misurano la T di un corpo senza entrare in contatto con esso si chiamano pirometri ottici.

Il Fenomeno dell'Irraggiamento

Esso è alla base del pirometro ottico, esso è definito come l'energia radiante emessa da un corpo a causa della sua temperatura.

Il trasporto dell'energia radiante viene eseguita da un'onda di tipo elettromagnetico la cui energia è legata alla sua stessa frequenza.

λ = c / ν λ = lunghezza d'onda c = velocità della luce ν = frequenza

Le radiazioni termiche comprendono un range da 0,1 μm < λ < 1000 μm.

Definiamo grandezze spettrali e grandezze totali.

Per esempio, l'entità totale E della radiazione emessa da un corpo è data da un processo di integrazione sulle grandezze spettrali.

Σ = ∫₀^∞ e(λ) dλ

L'entità della radiazione non dipende solo dalla lunghezza d'onda λ ma dipende anche dalla direzione considerata.

La dipendenza direzionale delle grandezze vale oltre che per la radiazione emessa anche per quella incidente. Quindi:

L_e(λ, è, φ) = Radiazione emessa E_i(λ, è, φ) = Radiazione incidente

Nella parentesi figurano due angoli è e φ...

La Radianza

Si consideri una superficie dA che emette...

Si definisce RADIANZA SPETTRALE la potenza radiante _{λ em} emessa dalla superficie dA (una superficie definita da una superficie effettiva _{e (cm²) direzione δλ), quindi la superficie effettiva sarà P/A = cos(γ) per unità di angolo}

Considerando che δ_λ = dλ la derivata sotto l'integrale sarà

Conoscendo distribuzione radianza spettrale, volendo calcolare il flusso uscente su una superficie λ_em (la _em mezzo sferica la superficie sarà λ_em dato dall'asse angolare

P^*_em quindi λ_em

INTENSITÀ DI RADIANZA

μ 0 dλα_em = λ(γ,φ') cosγ' dγ'dφ' [_λw min^-1 sr^-1]

IRRADIANZA

λ_iv cosγλ(γ,γ'φ')

La Mappatura Completa della Pala

Come spiegato precedentemente, grazie ad uno specchio e ad un sistema rotorivato per ruotare l'angolo del pirometro è possibile acquisire tante linee di acquisizione (esclusione che è dal TEC al TIFF) per quanto possibile ottenere una mappatura completa della pala.

Devo ricordare che il pirometro deve essere sufficientemente raffreddato per evitare che anche lui emetta radiazione che eleverebbe la misurazione del pirometro > > T_micro < 100 °C

Dato che l'ambiente davanti alla pala non è isotermo, dobbiamo sviluppare un modello che tenga conto della contaminazione del corpo in esame dovuta con il segnale rilevato dal pirometro. Infatti, il pirometro acquisisce la radiazione rilevata nel proviene formata da:

• 1) radiazione emessa dalla superficie della pala;
• 2) radiazione riflessa dall’ambiente trasversale della superficie esima della superficie all’alcima;
• 3) completa radiazione dell’ambiente al segnale al sistema dato che dobbiamo scombitontare tutto il nostro pió sistema. (ricordiamo che a questo l'equazione per considerare ogni sua superficie con l’emissività ε_i e l’emissività ε_i).

A conformata con la radiazione riflessa dalla superficie esima verso il segnale. Ricordando detta legge di Kirchhoff che ε_i + ρ_i + τ_i = 1, possiamo dire che il contributo della “reazione."

• 1) L_es = σ_ia F_ij = -1 ε_i,         2)   L_ex = A_j/A_iL_ex,j ∑ F_i,j)
• 3) F_ex = P_e-ic/P_em,i)

Questa relazione dice che tutte le radiazioni uscenti da tutte le superfici A_i (somma) che intaccano sulla superficie A_i secondo il fattore di vista F_ij è nostra superfice i-esima nel fine della parte che sta vedra moltiplicando tutto per il suo coefficiente di riflessione 1 - ρ_i* ρ_i =1 -ρ_i per l’album trascurato il trasmissione i cd φ_ir = 0 che parlando la "Kirchoff" form χ = 1 - ερ = 1 - εφ_i.

Pi nel dado che Pe_i è uguale a F_i/A<1e_m è il rapporto tra la potenza Pe_i, che dalla superficie esima arriva alla esima e la totalità della potenza Pe_i che contaminando la super'oce di relazione.

Inserendo la relazione 3) nella relazione 2) e isolando L_biack, avró:

L_biack = 1/ε_i[Lex,i- ∑ (A_j/A_i)E_ex,jF_ij]

Si nota che, una volta misurata F_i radiante L_ex, uscente dalla superficie i-esima, di noto tutti i fattori di vista F_ij e noto tutti i coefficienti di emissivit AP della superficie stessa e note anche tutte le radiazione Lex_j uscenti dalla superficie i-esimaPossiamo collocare la radiante emetica del corpo nero alla stessa T della superficie i-esima.

Possiamo definire un'emissività trasperente E_spi della superficie