ปัจจัยเกบฮาร์ท
ปัจจัยGebhartใช้ในการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสีโดยเป็นวิธีการอธิบายอัตราส่วนของรังสีที่ถูกดูดซับโดยพื้นผิวอื่นเทียบกับรังสีที่ปล่อยออกมาทั้งหมดจากพื้นผิวที่กำหนด ดังนั้นจึงกลายเป็นปัจจัยการแลกเปลี่ยนรังสีระหว่างพื้นผิวจำนวนหนึ่ง วิธีการคำนวณปัจจัย Gebhart ได้รับการสนับสนุนในเครื่องมือถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสีหลายตัว เช่น TMG [ 1 ]และ TRNSYS
เบนจามิน เกบฮาร์ท ได้แนะนำวิธีการนี้ในปี พ.ศ. 2500 [ 2 ]แม้ว่าจะต้องคำนวณปัจจัยการมองเห็นล่วงหน้า แต่ก็ต้องการพลังการคำนวณน้อยกว่า เมื่อเทียบกับการใช้การติดตามรังสีด้วยวิธีมอนเตคาร์โล (MCM) [ 3 ]วิธีการทางเลือกคือการพิจารณาค่าความสว่างซึ่งฮอตเทล[ 4 ] และคนอื่นๆ ได้พัฒนาต่อยอด
สมการ
ค่าตัวประกอบเกบฮาร์ทสามารถแสดงได้ดังนี้:
แนวทางปัจจัยเกบฮาร์ทถือว่าพื้นผิวเป็นสีเทาและปล่อยแสงและส่องสว่างแบบกระจายและสม่ำเสมอ[ 3 ]
สามารถเขียนใหม่ได้ดังนี้:
ที่ไหน
- คือปัจจัยเกบฮาร์ท
- คือการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิว i ไปยังพื้นผิว j
- คือค่าการแผ่รังสีของพื้นผิว
- คือพื้นที่ผิว
- อุณหภูมิคือเท่าไหร่
ตัวหารสามารถหาได้จากกฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์เช่น กัน
จากนั้นสามารถใช้ปัจจัยดังกล่าวในการคำนวณพลังงานสุทธิที่ถ่ายโอนจากพื้นผิวหนึ่งไปยังพื้นผิวอื่นทั้งหมด สำหรับพื้นผิวทึบแสงที่กำหนดดังนี้: [ 2 ]
ที่ไหน
- คือการถ่ายเทความร้อนสุทธิสำหรับพื้นผิว i
เมื่อพิจารณาความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต จะเห็นได้ว่า:
สามารถใช้สิ่งนี้ในการเขียนแสดงการถ่ายโอนพลังงานสุทธิจากพื้นผิวหนึ่งไปยังอีกพื้นผิวหนึ่ง ในที่นี้เป็นการถ่ายโอนจาก 1 ไปยัง 2:
เมื่อตระหนักว่าสิ่งนี้สามารถใช้เพื่อหาความร้อนที่ถ่ายเท (Q) ซึ่งใช้ในคำจำกัดความ และใช้ปัจจัยมุมมองเป็นสมการเสริม จะสามารถแสดงได้ว่าปัจจัย Gebhart คือ: [ 5 ]
ที่ไหน
- คือค่าตัวประกอบมุมมองสำหรับพื้นผิว i ถึง j
นอกจากนี้ จากนิยามเราจะเห็นว่าผลรวมของตัวประกอบเกบฮาร์ทต้องเท่ากับ 1
มีหลายวิธีในการอธิบายสิ่งนี้ในรูปของระบบสมการเชิงเส้นที่สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีการกำจัดแบบเกาส์หรือวิธีการที่คล้ายคลึงกัน สำหรับกรณีที่ง่ายกว่านั้น ก็สามารถเขียนให้อยู่ในรูปนิพจน์เดียวได้เช่นกัน