Material radiação térmica

Tipos de materiais de radiação de calor

Materiais de radiação de calor são materiais que podem irradiar energia térmica de forma eficaz. Esses materiais podem ser usados em uma variedade de aplicações, desde construção e construção até indústrias automotiva e aeroespacial. Os materiais de radiação de calor são classificados em dois tipos principais: materiais emissivos e absorventes.

• Materiais emissivos

  Materiais emissivos são definidos como materiais que emitem energia de radiação térmica. Esses materiais são capazes de irradiar energia térmica para o seu ambiente. Os materiais emissivos têm um alto valor de emissividade, que varia entre 0 e 1. Os materiais emissivos são frequentemente usados em aplicações onde a transferência de calor é necessária. Por exemplo, em elementos de aquecimento e trocadores de calor. Os materiais emissivos incluem; tinta preta fosca, superfícies pretas foscas e certos revestimentos especializados.

• Materiais absorventes

  Materiais absorventes são definidos como materiais que absorvem energia de radiação térmica. Esses materiais são capazes de absorver energia térmica do seu ambiente. Os materiais absorventes têm um valor de emissividade próximo a 0. Eles são usados em aplicações onde a retenção de calor é necessária. Por exemplo, em fogões e unidades de armazenamento de calor. Os materiais absorventes incluem; tinta branca, superfícies brilhantes e materiais de cor clara.

• Metais

  Os metais são classificados como bons condutores de calor e podem irradiar energia térmica de forma eficaz. Exemplos de metais incluem cobre, alumínio e aço.

• Painéis de calor de radiação infravermelha

  Esses painéis são feitos de materiais emissivos e são usados para irradiar energia térmica de forma eficaz. Eles são usados em aplicações de aquecimento para espaços residenciais e comerciais.

• Revestimentos especializados

  Esses são desenvolvidos para melhorar as propriedades de emissividade ou absorção. Por exemplo, em coletores solares ou sistemas de recuperação de calor residual.

• Materiais não metálicos

  Esses são feitos de materiais como cerâmica, grafite e fibra de carbono. Eles são bons radiadores de energia térmica.

Recursos e funções do material de radiação de calor

Como mencionado acima, os materiais de radiação de calor são usados para transmitir, refletir ou absorver radiação de calor. Os materiais discutidos aqui têm diferentes recursos e funções.

• Alta emissividade:

  Alta emissividade permite que a radiação de calor seja absorvida e emitida de forma eficiente. Materiais de alta emissividade são úteis em aplicações onde a transferência de calor precisa ser direcionada. Essas aplicações incluem dissipadores de calor e componentes de gerenciamento térmico. Eles também são usados em tecnologia espacial e aplicações de engenharia.

• Baixa emissividade:

  Materiais de baixa emissividade refletem a radiação de calor de forma eficiente. Eles são usados em aplicações onde a perda de calor precisa ser minimizada. Essas aplicações incluem janelas de edifícios isolados e vidro de baixo consumo de energia. Materiais de baixa emissividade também são usados para fazer cobertores e casacos térmicos.

• Revestimentos metálicos:

  Metais como alumínio e prata são usados para fazer revestimentos. Esses revestimentos são aplicados em superfícies para melhorar a refletividade. Os revestimentos metálicos redirecionam a radiação de calor, tornando-os úteis em aplicações como escudos térmicos e refrigeradores radiativos.

• Isolamento térmico:

  Materiais de isolamento como aerogéis e fibra de vidro têm baixa condutividade térmica. Eles minimizam a transferência de calor por condução, convecção e radiação. O isolamento retém as temperaturas desejadas dentro de espaços ou recipientes. É usado em uma ampla gama de aplicações, desde eficiência energética de edifícios até fornos industriais.

• Diversas texturas e geometrias:

  Os materiais de radiação de calor podem ser fabricados com diferentes texturas e geometrias. Essas incluem espumas, estruturas porosas e matrizes fibrosas. As formas diversas aprimoram a funcionalidade do material aumentando sua área de superfície e otimizando seu desempenho térmico.

• Resistência à temperatura:

  Muitos materiais de radiação de calor podem resistir a altas temperaturas sem mudar. Exemplos desses materiais incluem cerâmica, metais e certos polímeros. Materiais de alta resistência à temperatura são usados em aplicações como aeroespacial, automotiva e fornos industriais.

Cenários de material de radiação de calor

Os materiais de transferência de calor por radiação são usados em muitas indústrias e aplicações. Eles ajudam a controlar a temperatura refletindo, absorvendo ou emitindo calor. As aplicações comuns incluem:

• Aeroespacial

  Os materiais de transferência de calor por radiação são usados em espaçonaves. Por exemplo, as pastilhas do ônibus espacial protegem contra as temperaturas extremas da reentrada na atmosfera terrestre. Os materiais usados neste cenário têm alta emissividade. Eles absorvem e dissipam o calor de forma uniforme. Isso evita pontos quentes e protege os componentes sensíveis. Esses materiais também têm alta resistência à temperatura. Isso permite que eles resistam a altas temperaturas durante a reentrada.

• Automotivo

  Os materiais de radiação de calor em aplicações automotivas incluem escudos térmicos e sistemas de escape. Eles protegem os componentes delicados dos danos causados pelo calor. Por exemplo, os materiais de alta emissividade encontrados em conversores catalíticos dissipam o calor rapidamente. Isso protege os componentes próximos, como fiação e peças de plástico. Outros materiais, como o alumínio, são usados em escudos térmicos. Eles têm baixa emissividade e refletem o calor para longe dos componentes sensíveis.

• Construção e construção

  Os materiais de transferência de calor por radiação são usados na construção e construção. Por exemplo, os materiais para telhados têm propriedades de radiação de calor. Eles refletem a luz solar e reduzem a absorção de calor em edifícios. Isso melhora a eficiência energética e reduz os custos de refrigeração. Outros materiais, como janelas isoladas, têm camadas que refletem ou irradiam calor. Isso ajuda a manter uma temperatura interna confortável.

• Eletrônica

  Os materiais de radiação de calor são usados na eletrônica para gerenciar a dissipação de calor. Por exemplo, revestimentos de alta emissividade são aplicados em dissipadores de calor. Isso permite que eles irradiem calor de forma eficiente e resfriem os componentes eletrônicos. Outros materiais, como materiais de interface térmica (TIMs), têm alta condutividade térmica. Isso reduz a resistência térmica entre os componentes e dissipa o calor de forma eficaz.

• Fornos e fornos industriais

  Os materiais de transferência de calor por radiação são usados em fornos e fornos industriais. Por exemplo, os materiais refratários revestem o interior dos fornos. Eles têm alta emissividade e refletem o calor de forma radiante para manter altas temperaturas. Outros materiais, como radiadores cerâmicos, emitem calor uniformemente em fornos.

• Eletrodomésticos de cozinha

  Alguns eletrodomésticos de cozinha usam materiais de transferência de calor por radiação. Por exemplo, fogões feitos de ferro fundido ou serpentinas radiantes. Esses materiais têm alta emissividade e transferem calor de forma eficiente para cozinhar. Outros materiais, como fogões de cerâmica ou halogênio, usam a transferência de calor radiante para cozinhar os alimentos de forma rápida e uniforme.

Como escolher material de radiação de calor

• Considere a aplicação

  A primeira coisa a levar em consideração é como o material de radiação de calor será usado. Alguns materiais funcionam melhor para usos específicos do que outros. Por exemplo, metais como alumínio e aço são ótimos para cozinhar itens porque distribuem o calor de forma uniforme. Materiais como cerâmica e vidro resistem a altas temperaturas e são antiaderentes para cozinhar. Mas se os materiais de radiação de calor forem necessários para outros usos, como painéis de calor de edifícios que irradiam calor, então outras opções devem ser consideradas. Materiais como carbono, alumínio e certos materiais cerâmicos especializados são os melhores para essa aplicação.

• Avalie a resistência ao calor

  Ao escolher materiais de radiação de calor, também é importante verificar o quão bem eles resistem ao calor. Procure materiais que possam suportar altas temperaturas sem mudar de forma ou derreter. Isso é especialmente importante para eletrodomésticos de cozinha que geram muito calor.

• Observe a distribuição de calor

  A forma como um material espalha o calor em sua superfície é chamada de distribuição de calor. Para aplicações onde o calor uniforme é realmente importante, escolha materiais que distribuam o calor uniformemente. Isso evita pontos quentes e reduz o risco de superaquecimento em algumas áreas.

• Considere a durabilidade

  Os materiais de radiação de calor devem ser duráveis o suficiente para suportar o uso repetido. Os materiais devem ser resistentes a arranhões, lascas e outros danos causados pelo calor e pelos utensílios usados para cozinhar. Escolher materiais que sejam fáceis de limpar e manter preserva sua durabilidade ao longo do tempo.

• Revise os padrões de segurança e contato com alimentos

  Se o material de radiação de calor entrará em contato direto com alimentos, como em utensílios de cozinha, verifique sua classificação de segurança. Os materiais devem ser aprovados para contato com alimentos por organizações que regulamentam a saúde e a segurança. Essas certificações garantem que o material não liberará produtos químicos nocivos para os alimentos quando aquecido.

• Avalie o peso e a espessura

  O peso e a espessura também devem ser considerados ao escolher materiais de radiação de calor. Materiais mais espessos geralmente duram mais e conduzem melhor o calor, mas adicionam peso. Para produtos de cozinha portáteis, materiais mais leves e finos podem ser necessários. Mas em alguns casos, materiais mais espessos melhoram o desempenho do calor.

• Considere o custo

  Finalmente, o custo do material deve ser considerado. Opções mais avançadas que oferecem melhor desempenho podem ter um preço mais alto. Mas eles podem levar a produtos melhores que duram mais e exigem menos manutenção ao longo do tempo. Avalie os custos iniciais em relação aos benefícios de longo prazo ao escolher materiais.

Material de radiação de calor Q&A

P1: Quais são os principais tipos de materiais de radiação de calor?

A1: Existem vários materiais de radiação de calor, incluindo metais como alumínio e cobre, que são bons condutores de calor; cerâmica, que pode suportar altas temperaturas; e polímeros, que são usados por suas propriedades leves e isolantes.

P2: O que são chapas de materiais de radiação de calor?

A2: As chapas de materiais de radiação de calor são camadas finas de materiais que podem irradiar calor de forma eficiente. Elas podem ser feitas de metais, cerâmica ou polímeros especializados. Essas chapas são usadas em várias aplicações onde o gerenciamento de calor é crucial.

P3: Qual a diferença entre um bom condutor e um bom radiador de calor?

A3: Embora bons condutores e radiadores de calor possam transferir calor de forma eficiente, eles o fazem de maneiras diferentes. Os condutores transferem calor por contato direto, enquanto os radiadores o fazem emitindo energia térmica como radiação infravermelha. Por exemplo, o alumínio é um bom condutor, enquanto um material como o negro de fumo é um bom radiador.

P4: Quais são os materiais refletivos para calor?

A4: Os materiais refletivos para calor incluem mylar aluminizado, que tem um lado aluminizado; chapas de alumínio e aço inoxidável; e superfícies polidas. Esses materiais podem refletir o calor radiante para longe de um espaço ou de volta para uma fonte de calor.

P5: Qual material tem a maior radiação térmica?

A5: O material de maior radiação térmica é o corpo negro. Embora nenhum material seja um corpo negro perfeito, o negro de fumo se aproxima. Ele absorve e emite radiação de calor de forma eficiente em várias temperaturas.