Stralingswarmte | WoodStoveCalc

Stralingswarmte.

De stralende-warmtecalculator gebruiken

Voer de oppervlaktetemperatuur van het kachel, het stralend oppervlak, het oppervlaktemateriaal en de kamertemperatuur in. De calculator evalueert de Stefan-Boltzmann-wet, Q = ε·σ·A·(Ts⁴ − Ta⁴), met s = 5,67×10⁻⁸ W/m²K⁴ en beide temperaturen omgezet naar kelvin. Het vermogen neemt toe met de vierde macht van de absolute temperatuur: hetzelfde 1,5 m² gietijzeren oppervlak van 150 °C naar 250 °C brengen verdrievoudigt bijna de netto-uitstraling, van circa 1.994 W naar circa 5.455 W.

Emissiviteit geeft aan hoe dicht een oppervlak een ideale straler benadert: gietijzer 0,95, speksteen 0,90, blank staal 0,70. Het materiaal alleen is honderden watt waard: bij een 250 °C-oppervlak in een kamer van 20 °C straalt het 1,5 m²-voorbeeld circa 5.455 W uit in gietijzer, maar slechts circa 4.020 W in staal, een verschil van 26 % bij identieke geometrie en temperaturen.

De intensiteit op een meter verdeelt het vermogen over een halve bol (Q / 2π, circa 868 W/m² in het voorbeeld) omdat kachels hoofdzakelijk naar voren stralen. De comfortafstand berekent vervolgens de straal waarbij de stralingsflux daalt tot 10 × (43 °C - kamertemperatuur) W/m², waarbij 43 °C geldt als drempel voor langdurige comfortabele blootstelling: circa 1,94 m voor het voorbeeldkachel in een kamer van 20 °C.

Veelgestelde vragen over stralende warmte

Waarom is het kachelmateriaal belangrijk als de temperatuur gelijk is?

Elk materiaal heeft een emissiviteit tussen 0 en 1 die beschrijft hoe efficiënt het uitstraalt vergeleken met een perfect zwart lichaam. Gietijzer op 0,95 benadert het ideaal, speksteen volgt op 0,90, terwijl blank staal op 0,70 meer reflecteert en minder uitstraalt. In de Stefan-Boltzmann-vergelijking vermenigvuldigt emissiviteit alles, zodat hetzelfde hete oppervlak van gietijzer naar staal omzetten de stralende output met ongeveer een kwart vermindert.

Wat stelt de comfortafstand voor?

Het is de straal waarbij de gemodelleerde stralingsflux daalt tot een drempel van 10 W/m² per graad verschil tussen 43 °C en uw kamertemperatuur. In een kamer van 20 °C is die drempel 230 W/m². Omdat de drempel krimpt naarmate de kamer warmer wordt, projecteert hetzelfde kachel een grotere comfortstraal in een al warme ruimte: bij 30 °C halveert de toelaatbare flux tot 130 W/m² en neemt de berekende afstand met ongeveer een derde toe.

Waarom verandert een kleine temperatuurstijging de output zo sterk?

Straling schaalt met de vierde macht van de absolute temperatuur, waardoor winsten snel oplopen. Het voorbeeldoppervlak van 150 °C (423 K) naar 250 °C (523 K) brengen verhoogt de Ts⁴-term met een factor circa 2,3 en heft, na aftrek van de terugstraling van de kamer, de netto-output van circa 1.994 W naar 5.455 W. Dit is ook waarom een oververhit, gloeiend kachel zoveel meer warmte op nabijgelegen oppervlakken werpt dan een kachel in zijn normale bedrijfsbereik.