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ISO 9288:1989 断熱—輻射による熱伝達—物理的な量と定義 | ページ 10

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

7 熱輻射を受ける半透明媒質に関する用語 — 伝導と輻射熱伝達の組み合わせ

7.1

スペクトル指向性消光係数

βΩλ_

m −1

ある方向に沿った吸収とその他の方向に沿った散乱による分光放射輝度の線形減衰を、入射分光放射輝度で割った値:

7.2

スペクトル方向吸収係数

ϰΩλ_

m −1

方向 に沿った吸収による分光放射輝度の線形減衰を、入射分光放射輝度で割った値:

7.3

スペクトル指向性散乱係数

σΩλ_

m −1

他の方向に沿った散乱による方向 に沿った分光放射輝度の線形減衰を、入射分光放射輝度で割った値:

注記項βΩλ 、 xΩλおよびσΩλは次の関係に従います。

βΩλ=xΩλ+σΩλx

7.4

質量スペクトル方向吸光係数

㎡/kg

スペクトル指向性吸光係数を半透明媒体の密度で割った値:

7.5

質量スペクトル方向吸収係数

㎡/kg

スペクトル方向吸収係数を半透明媒体の密度で割った値:

7.6

質量スペクトル方向散乱係数

㎡/kg

スペクトル指向性散乱係数を半透明媒体の密度で割った値:

注記 1:半透明媒体が等方性材料の場合、

βΩλ = βλxΩλ = xλ 、 σΩλ = σλ

それが等方性で灰色の材料である場合、

βΩλ = β , xΩλ = x , σΩλ = σ

7.7

スペクトル指向性光学的厚さ

τΩλ_

によって定義される値

厚さdの層の場合、波長λの熱放射を減衰させる半透明材料の所定の経路長の能力の尺度です。均一な等方性および等温層の場合、 βΩλ( d ) = 定数、およびτλ = βλdです。

7.8

位相関数

p_

散乱放射線の空間分布を表す数学関数:

は、 方向 周りの立体角 d Ω'内の入射放射が方向 周りの単位立体角に散乱される確率を表します。

注記1:異方性散乱物質を特徴付ける。散乱される放射線が等方性である場合。

7.9

スペクトル指向性アルベド

ωΩλ__

スペクトル指向性散乱係数をスペクトル指向性吸光係数で割った値:

注記1:等方性媒質の場合， ωΩλは方向に依存せず，スペクトル項ωλで置き換えることができる。吸収性で非散乱性の媒体 ( σλ = 0) の場合はωλ = 0, 非吸収性で散乱の場合 ( xλ = 0) はωλ = 1 です。

7.10

半透明プレーンレイヤー

厚さdの半透明層で、与えられた熱特性と光学特性の 2 つの無限の平面境界と平行境界によって制限されます。

7.11

放射伝達方程式

吸収、放出、散乱媒体におけるスペクトル放射輝度の経路に沿った変化を表す数学的関係。

注記 1:この方程式の解は、媒質の放射特性 (スペクトル吸光係数、スペクトル アルベド、スペクトル位相関数)、および熱的および光学的境界条件に依存します。

7.12

ロッセランド

拡散近似

光学的に厚い媒質を考慮し、境界条件を考慮しない放射伝達方程式の近似。

7.13

シュスター・シュヴァルツシルト

二流近似

方向の正の成分を持つスペクトル放射輝度を単一の項 に統合できるという仮定に基づく、1 次元平面ジオメトリ (半透明の平面層) の放射伝達方程式の近似値 、負の成分を持つスペクトル放射輝度を統合できる一語で、。

7.14

放射熱伝導率または放射率

λrr

W/(m・K)

次の関係によって定義される数量:

平面レイヤーの場合、関係は次のように書き換えることができます。

ここで、 nはレイヤーの法線です。
注記 1:これらの関係はロスランド近似 (7.12) の結果であり、それらの利点は、純粋な伝導熱伝達のフーリエの法則と同様に、熱流量の総放射密度を表す単純な関係を提供することです。
半球状指向性
スペクトル半球スペクトル指向性
ΦλEMλ,M,EλJJλ_

αλ,ϱλ,τλ_

βλ,xλ,x_

β'λ,x'λ,σ'λ_

I,LΩλ,L_

αΩλ,ϱΩλ,τΩλ_

βΩλ,xΩλ,x_

βΩλ,xΩλ,x_

完全に半球状完全指向性
Φ 、 M 、 ε 、 E 、 J

α , ϱτ

β 、 x 、 σ

I,LΩ,L_

αΩ,ϱΩ,τΩ_

βΩ,xΩ,x_

β'Ω、x'Ω、σ'Ω_

図 2 —強度の定義

図 3 —放射輝度の定義

図 4 —厚さに対する熱抵抗

ゾーン A ( d < d∞ ):比 Δ d/Δ Rは一定ではなく、 λtを測定することはできません。伝達係数tは、実験条件に依存するため、固有の材料特性ではありません。
ゾーン B ( d ≥ d∞ ):比率Δ d ／Δ Rは一定です。実験条件に依存しない固有の材料特性である熱透過率λtを測定できるようになりました。この場合、 λrとλcdを材料特性として定義し、 λt = λcd + λrとすることもできます。それにもかかわらず、 t = d/Rはまだ厚さd から独立していません。ポイントを参照してください P t = λtはd ⪢ d∞に対してのみ発生します。

附属書 A

（参考）

参考文献

[1]H ottel , HC および S aforim , AF, Radiative Transfer , McGraw Hill, 1967.
[2]Ozisik 、ミネソタ、伝導および対流との放射伝達および相互作用、John Wiley & Sons, 197
[3]Siegel , R. and Howell , J., Thermal Radiation Heat Transfer , 2nd ed., McGraw Hill, 1981.

7 Terms related to a semi-transparent medium receiving a thermal radiation — Combined conduction and radiation heat transfer

7.1

spectral directional extinction coefficient

βΩλ

m−1

Spectral radiance linear attenuation due to absorption along the direction and scattering along any other direction, divided by the incident spectral radiance:

7.2

spectral directional absorption coefficient

ϰΩλ

m−1

Spectral radiance linear attenuation due to absorption along the direction , divided by the incident spectral radiance:

7.3

spectral directional scattering coefficient

σΩλ

m−1

Spectral radiance linear attenuation along the direction , due to scattering along any other direction, divided by the incident spectral radiance:

Note 1 to entry: The terms βΩλ , xΩλ and σΩλ follow the relationship

βΩλ = xΩλ + σΩλ

7.4

mass spectral directional extinction coefficient

m2/kg

Spectral directional extinction coefficient divided by the density of the semi-transparent medium:

7.5

mass spectral directional absorption coefficient

m2/kg

Spectral directional absorption coefficient divided by the density of the semi-transparent medium:

7.6

mass spectral directional scattering coefficient

m2/kg

Spectral directional scattering coefficient divided by the density of the semi-transparent medium:

Note 1 to entry: If the semi-transparent medium is an isotropic material we have

βΩλ = βλxΩλ = xλ , σΩλ = σλ

If it is an isotropic and grey material we have

βΩλ = β, xΩλ = x, σΩλ = σ

7.7

spectral directional optical thickness

τΩλ

Value defined by

for a layer of thickness d, is a measure of the ability of a given path length of semi-transparent material to attenuate thermal radiation of wavelength λ. For homogeneous isotropic and isothermal layers βΩλ(d) = constant, and τλ = βλ ·d.

7.8

phase function

pλ

Mathematical function describing the space distribution of the scattered radiation:

represents the probability for an incident radiation inside the solid angle dΩ' around the direction to be scattered in the unit solid angle around direction .

Note 1 to entry: It characterizes an anisotropic scattering material. If the scattered radiation is isotropic .

7.9

spectral directional albedo

ωΩλ

Spectral directional scattering coefficient divided by the spectral directional extinction coefficient:

Note 1 to entry: For isotropic media, ωΩλ is independent of the direction and the spectral term ωλ may replace it. For absorbing, non-scattering media (σλ = 0), ωλ = 0, and for scattering non-absorbing (xλ = 0), ωλ = 1.

7.10

semi-transparent plane layer

Semi-transparent layer of thickness d, limited by two infinite, plane and parallel boundaries of given thermal and optical characteristics.

7.11

equation of radiative transfer

Mathematical relation describing the variation along a path of the spectral radiance in an absorbing, emitting and scattering medium.

Note 1 to entry: The solution of this equation will depend on the radiative properties of the medium: spectral extinction coefficient, spectral albedo and spectral phase function, and on the thermal and optical boundary conditions.

7.12

Rosseland

diffusion approximation

Approximation of the equation of radiative transfer considering the medium optically thick and without taking into consideration the boundary conditions.

7.13

Schuster-Schwartzschild

two-flux approximation

Approximation of the equation of radiative transfer for one dimensional planar geometry (semi-transparent plane layer) based on the assumption that the spectral radiances with positive components of direction can be integrated in a single term, , while spectral radiances with negative components can be integrated in a single term, .

7.14

radiative thermal conductivity or radiativity

λr

W/(m·K)

Quantity defined by the following relation:

For a plane layer the relationship may be rewritten in the following way:

where n is the normal to the layer.
Note 1 to entry: These relations are the consequence of Rosseland approximation (7.12) and their advantage is that they provide simple relations to express the total radiative density of heat flow rate, similar to Fourier's law for pure conductive heat transfer.
HemisphericalDirectional
Spectral hemisphericalSpectral directional
Φλ , Mλ , ελ , Eλ , Jλ

αλ , ϱλ , τλ

βλ , xλ , σλ

β'λ , x'λ , σ'λ

IΩλ , LΩλ , εΩλ

αΩλ , ϱΩλ , τΩλ

βΩλ , xΩλ , σΩλ

βΩλ , xΩλ , σΩλ

Total hemisphericalTotal directional
Φ, M, ε, E, J

α, ϱτ

β, x, σ

IΩ , LΩ , εΩ

αΩ , ϱΩ , τΩ

βΩ , xΩ, σΩ

β'Ω , x'Ω , σ'Ω

Figure 2—Definition of the intensity

Figure 3—Definition of the radiance

Figure 4—Thermal resistance versus thickness

Zone A (d < d∞):The ratio Δd/ΔR is not constant, λt cannot be measured; the transfer factor, t, is not an intrinsic material property as it depends on experimental conditions.
Zone B (d ≥ d∞ ):The ratio Δd/ΔR is constant; the thermal transmissivity, λt , that is an intrinsic material property independent of the experimental conditions, can now be measured. In this case we can also define λr and λcd as material properties and put λt = λcd + λr. Nevertheless , t = d/R is not yet independent of the thickness d; see point P. t = λt will take place only for d ⪢ d∞.

Annex A

(informative)

Bibliography

[1]Hottel, H.C. and Saforim, A.F., Radiative Transfer, McGraw Hill, 1967.
[2]Ozisik, M.N., Radiative Transfer and Interactions with Conduction and Convection, John Wiley & Sons, 1973.
[3]Siegel, R. and Howell, J., Thermal Radiation Heat Transfer, 2nd ed., McGraw Hill, 1981.

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