ISO 9288:2022 断熱 — 放射による熱伝達 — 用語、語彙 | 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

分光放射輝度(4.6) 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線形減衰を、入射分光放射輝度で割ったもの。

注記1:で表される。

7.2

スペクトル方向吸収係数

分光放射輝度(4.6) 方向に沿った吸収による線形減衰を入射分光放射輝度で割ったもの:

注記1:で表される。

7.3

スペクトル指向性散乱係数

分光放射輝度 (4.6) 他の方向に沿った散乱による方向 に沿った線形減衰を、入射分光放射輝度で割った値。

注記 1用語 、 および の関係に従う

注記2 で表される。

7.4

質量スペクトル方向吸光係数

半透明媒体の密度で割った スペクトル指向性吸光係数 (7.1) :

注記1:で表される。

7.5

質量スペクトル方向吸収係数

スペクトル方向吸収係数 (7.2) を半透明媒体の密度で割った値:

注記1:で表される。

7.6

質量スペクトル方向散乱係数

スペクトル指向性散乱係数 (7.3) 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,

それが等方性で灰色の材料である場合、

注記2 で表される。

7.7

スペクトル指向性光学的厚さ

によって定義される値

注記 1層の厚さ は、半透明材料の所定の光路長が波長λの熱放射を減衰させる能力の尺度であり、均一な等方性層と等温層 = 一定であり、 .

7.8

位相関数

散乱放射線の空間分布を表す数学関数:

注記1:方向の周囲の立体角内の入射放射線が方向 の周囲の単位立体角に散乱される確率を表す.

注記2:散乱放射線が等方性である場合、異方性散乱材料を特徴付けます。

7.9

スペクトル指向性アルベド

スペクトル方向散乱係数 (7.3) を スペクトル方向吸光係数 (7.1) で割った値:

注記1:等方性媒質の場合、 は方向に依存せず、スペクトル項 ω λで置き換えることができます。吸収、非散乱媒体用、および非吸収散乱媒体用。

7.10

半透明プレーンレイヤー

与えられた熱的および光学的特性の2つの無限の平面および平行境界によって制限される厚さの半透明層

7.11

放射伝達方程式

吸収,放出及び散乱媒体における 分光放射輝度(4.6) 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,例えばスペクトル消衰係数,スペクトルアルベド,スペクトル位相関数(7.8),及び熱的及び光学的境界条件に依存する。

7.12

ロッセランド拡散近似

媒質の光学的厚さを考慮し、境界条件を考慮しない 放射伝達 方程式(7.11) の近似

7.13

Schuster-Schwartzschild の 2 フラックス近似

方向の正の成分を持つスペクトル放射輝度 ( 4.6) は単一の項 で積分できるが、負の成分を持つスペクトル放射輝度は単一の用語、

注記 1次元の平面形状は 半透明の平面層 (7.10) である。

7.14

放射熱伝導率

次の関係によって定義される数量:

平面レイヤーについては、次のように書き直されます。

レイヤーの法線はどこですか

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。

注記2 で表される。

7.15

伝達係数

実験条件に依存する、伝導と放射の熱伝達を組み合わせた半透明の絶縁製品の材料特性は、次の式で表されます。

注記1保護されたホットプレート内での測定から導き出すことができる。 (図 4 を参照) の場合のみの材料特性です。

注記2 で表される。

図 4 —厚さに対する熱抵抗

Key

1放射率、 λr
2気体および固体の伝導率、 λ cd
3熱透過率、 λ t = λ cd + λ r
4伝達係数、 g
ゾーン :比率は一定ではなく、測定できません。伝達係数 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 :比率は一定です。実験条件に依存しない固有の材料特性である熱透過率を測定できるようになりました。この場合、 と を材料特性として定義し、 を配置することもできます。それにもかかわらず、まだ厚さから独立していません。ポイント P を参照してください。

7.16

放射能

で表される、放射熱伝達のみに関連する半透明媒体の材料特性。

どこ
rは、 放射 (3.2) のみによる熱伝達による 熱抵抗です。
図 4 のとおりです。

注記 1:の測定から導き出すことができ、固体マトリックス内の伝導熱伝達が無視できる場合、真空下で行うことができます。

注記2 で表される。

注記 3:絶縁材料の場合、2 つの独立した項の和による層の特性評価を可能にするのに十分な厚さの状況があり得る。もう一つは放射線です。最後の項は、「伝導率」ではなく「放射率」と呼ばれます。断熱材内の輻射伝熱のみを考慮すると、輻射率は正式には輻射熱伝導率として定義されますが、試験手順を順守するために、材料層の厚さが増加することを考えて、層の厚さの増分を対応する7.15 から 7.18 に概説されている条件が適用される場合の層抵抗の増分 (図 4 も参照)この場合、7.14 は 7.16 と同じです。

7.17

気体と固体の伝導率の組み合わせ

と同様に、純粋な伝導熱伝達に関連する半透明媒体の材料特性は、次の式で表されます。

どこ
R CD純粋な伝導による熱伝達による熱抵抗です。
図 4 のとおりです。

注記 1:一般に、理論モデルから計算されます。

注記2 で表される。

7.18

熱透過率

実験条件に関係なく、伝導と放射の熱伝達の組み合わせに関連する半透明媒体の材料特性は、次の式で表されます。

どこ
Rは、伝導熱伝達と放射熱伝達の組み合わせによる熱抵抗です (ISO 7345 を参照)
図 4 のとおりです。

注記1前述の定義によると、熱透過率は と書くこともできます。

注記 2:熱伝達率は、伝達される伝導熱と放射熱の組み合わせが考慮される厚い層の 伝達係数 (7.15) によって到達される限界として見ることができます。

注記 3:この量は、「見掛け」、「等価」、または「実効」熱伝導率と呼ばれることがあります (ISO 7345 を参照)図 4 を参照してください。

表 1 —概念の要約

半球状指向性
スペクトル半球スペクトル指向性
、 、 、 、

、 、

、 、

、 、

完全に半球状完全指向性
、 、 、 、

、 、

、 、

参考文献

[1]ISO 7345, 建物および建物コンポーネントの熱性能 — 物理量と定義
[2]ISO 9229, 断熱 - 語彙
[3]ISO 9251, 断熱 - 材料の伝熱条件と特性 - 語彙
[4]ISO 9346, 建築物および建材の熱水性能 - 物質移動の物理量 - 語彙
[5]Hottel HC, Saforim AF, Radiative Transfer, McGraw Hill, 1967 年。
[6]Ozisik MN, 放射伝達および伝導と対流との相互作用、John Wiley & Sons, 1973 年。
[7]Siegel R, Howell J, Thermal Radiation Heat Transfer, 第 2 版、McGraw Hill, 1981 年。

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

7.1

spectral directional extinction coefficient

spectral radiance (4.6) linear attenuation due to absorption along the direction and scattering along any other direction, divided by the incident spectral radiance:

Note 1 to entry: Expressed in .

7.2

spectral directional absorption coefficient

spectral radiance (4.6) linear attenuation due to absorption along the direction , divided by the incident spectral radiance:

Note 1 to entry: Expressed in .

7.3

spectral directional scattering coefficient

spectral radiance (4.6) linear attenuation along the direction , due to scattering along any other direction, divided by the incident spectral radiance:

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

Note 2 to entry: Expressed in .

7.4

mass spectral directional extinction coefficient

spectral directional extinction coefficient (7.1) divided by the density of the semi-transparent medium:

Note 1 to entry: Expressed in .

7.5

mass spectral directional absorption coefficient

spectral directional absorption coefficient (7.2) divided by the density of the semi-transparent medium:

Note 1 to entry: Expressed in .

7.6

mass spectral directional scattering coefficient

spectral directional scattering coefficient (7.3) divided by the density of the semi-transparent medium:

Note 1 to entry: If the semi-transparent medium is an isotropic material it gives

If it is an isotropic and grey material it gives

Note 2 to entry: Expressed in .

7.7

spectral directional optical thickness

value defined by

Note 1 to entry: A layer of thickness , is a measure of the ability of a given path length of semi-transparent material to attenuate thermal radiation of wavelength λ and for homogeneous isotropic and isothermal layers = constant, and .

7.8

phase function

mathematical function describing the space distribution of the scattered radiation:

Note 1 to entry: It represents the probability for an incident radiation inside the solid angle around the direction to be scattered in the unit solid angle around direction .

Note 2 to entry: It characterizes an anisotropic scattering material if the scattered radiation is isotropic .

7.9

spectral directional albedo

spectral directional scattering coefficient (7.3) divided by the spectral directional extinction coefficient (7.1) :

Note 1 to entry: For isotropic media, is independent of the direction and the spectral term ωλ may replace it. For absorbing, non-scattering media , and for non-absorbing scattering media .

7.10

semi-transparent plane layer

semi-transparent layer of thickness , 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 (4.6) in an absorbing, emitting and scattering medium

Note 1 to entry: The solution of this equation depends on the radiative properties of the medium, e.g. spectral extinction coefficient, spectral albedo and spectral phase function (7.8), and on the thermal and optical boundary conditions.

7.12

Rosseland diffusion approximation

approximation of the equation of radiative transfer (7.11) 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 (7.11) for one dimensional planar geometry based on the assumption that the spectral radiances (4.6) 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,

Note 1 to entry: One dimensional planar geometry is a semi-transparent plane layer (7.10) .

7.14

radiative thermal conductivity

quantity defined by the following relation:

rewritten in the following way for a plane layer:

where 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.

Note 2 to entry: Expressed in .

7.15

transfer factor

material property of a semi-transparent insulating product in relation with the combined conduction and radiation heat transfer, which depends on experimental conditions, expressed by:

Note 1 to entry: It can be derived from the measurement of , and in a guarded hot plate; it is a material property only when (see Figure 4), where is thickness and is the thickness when become constant.

Note 2 to entry: Expressed in .

Figure 4—Thermal resistance versus thickness

Key

1radiativity, λr
2gaseous and solid conductivity, λcd
3thermal transmissivity, λt = λcd + λr
4transfer factor, g
Zone:The ratio is not constant, cannot be measured; the transfer factor, , is not an intrinsic material property as it depends on experimental conditions.
Zone:The ratio is constant; the thermal transmissivity, , that is an intrinsic material property independent of the experimental conditions, can now be measured. In this case we can also define and as material properties and put . Nevertheless, is not yet independent of the thickness ; see point P. will take place only for .

7.16

radiativity

material property of a semi-transparent medium in relation with the radiation heat transfer only, expressed by

where
Rris a thermal resistance due to heat transfer by radiation (3.2) alone;
is as shown in Figure 4.

Note 1 to entry: It can be derived from the measurement of , and under vacuum when the conduction heat transfer in the solid matrix is negligible.

Note 2 to entry: Expressed in .

Note 3 to entry: In case of insulating materials, there can be situations where the thickness is high enough to allow for the characterization of the layer through the sum of two independent terms, one corresponding to conduction through the solid matrix and enclosed gas, and another to radiation. The last term is then called"radiativity", , as opposed to"conductivity". While considering only radiation heat transfer within an insulating material, radiativity is formally defined as radiative thermal conductivity, but to adhere to test procedures, it is best understood, thinking of material layers of increasing thickness, as an increment in layer thickness divided by the corresponding increment in layer resistance when the conditions outlined in 7.15 to 7.18 apply (see also Figure 4). In this case, 7.14 is identical to 7.16.

7.17

combined gaseous and solid conductivity

material property of a semi-transparent medium in relation with the pure conduction heat transfer, similarly to , expressed by

where
Rcdis a thermal resistance due to heat transfer by pure conduction;
is as shown in Figure 4.

Note 1 to entry: Generally, is computed from a theoretical model.

Note 2 to entry: Expressed in .

7.18

thermal transmissivity

material property of a semi-transparent medium in relation with the combined conduction and radiation heat transfer, independent of the experimental conditions, expressed by:

where
Ris the thermal resistance due to combined conduction and radiation heat transfer (see ISO 7345);
is as shown in Figure 4.

Note 1 to entry: According to the preceding definitions, the thermal transmissivity can also be written as .

Note 2 to entry: Thermal transmissivity can be seen as the limit reached by the transfer factor (7.15) in thick layers where combined conduction and radiation heat transferred are considered.

Note 3 to entry: This quantity is sometimes called"apparent","equivalent", or"effective" thermal conductivity (see ISO 7345). See Figure 4.

Table 1—Summary of the concepts

HemisphericalDirectional
Spectral hemisphericalSpectral directional
, , , ,

, ,

, ,

, ,

,,

,,

,,

,,

Total hemisphericalTotal directional
, , , ,

, ,

, ,

,,

,,

,,

,,

Bibliography

[1]ISO 7345, Thermal performance of buildings and building components — Physical quantities and definitions
[2]ISO 9229, Thermal insulation — Vocabulary
[3]ISO 9251, Thermal insulation — Heat transfer conditions and properties of materials — Vocabulary
[4]ISO 9346, Hygrothermal performance of buildings and building materials — Physical quantities for mass transfer — Vocabulary
[5]Hottel H.C., Saforim A.F., Radiative Transfer, McGraw Hill, 1967.
[6]Ozisik M.N., Radiative Transfer and Interactions with Conduction and Convection, John Wiley & Sons, 1973.
[7]Siegel R., Howell J., Thermal Radiation Heat Transfer, 2nd ed., McGraw Hill, 1981.