Ein Würfel im Weltraum und Ansys

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Experten,
man stelle sich einen Aluminiumwürfel vor, welcher im Abstand 1 AU um die Sonne kreist.
Ich würde gerne die Gleichgewichtstemperatur berechnen:
Angenommen der Würfel zeigt mit einer Fläche immer genau zur Sonne.
S=Solarkonstante ca.1372 Watt
Absorptionsgrad Alpha(poliertes Alu)= 0,15
Emissionsgrad Epsilon = 0,05
A=Fläche einer Seite
Stefan-Boltzmann-Konstant(signma)=5,67*10^-8 Watt/(m^2K^4)

Normalerweise hätte ich es folgendermaßen berechnet:
S*alpha*A = epsilon*sigma*T^4*6*A

Jetzt komme ich zu meinem eigentlichen Problem.
Wenn ich diese Rechnung von dem Simulationsprogramm Ansys machen lassen möchte, muss ich bei der Abstrahlung Epsilon UND die Umgebungstemperatur angeben.
Jetzt frage ich mich aber, was die Umgebungstemperatur damit zu tun hat (-270°C bzw 3 K), da Vakuum und wo diese in meiner Handrechnung auftaucht?!
Nehme ich jetzt die 3 K oder was soll ich machen?!
Jemand eine Idee?
Grüße

#2

Hallo,

Jetzt frage ich mich aber, was die Umgebungstemperatur damit
zu tun hat (-270°C bzw 3 K), da Vakuum und wo diese in meiner
Handrechnung auftaucht?!

Du müsstest anstelle von T4 eigentlich
(T4 - TU4) verwenden.

Nehme ich jetzt die 3 K oder was soll ich machen?!

Ja.

Gruß
Olaf

#3

Hallo,

Nehme ich jetzt die 3 K oder was soll ich machen?!

Ja.

welche Rolle spielt denn die Umgebungstemperatur, wenn die Wärmeübertragung ausschließlich auf Strahlung beruht?
Gruß
loderunner

#4

welche Rolle spielt denn die Umgebungstemperatur, wenn die
Wärmeübertragung ausschließlich auf Strahlung beruht?

Die 3K Temperatur ergeben sich aus der Umgebungsstrahlung. Das ist nur Wärmestrahlung. Die strahlt auf deinen Würfel ein. Wäre der Würfel noch kälter und schwebte im absoluten Dunkel des Weltalls, würde er durch diese Wärmestrahlung auf 3K „aufgeheizt“. Diese absorbierte Wärmestrahlung aus dem „Hintergrund“ geht in die Bilanzrechnung mit ein.

VG
Jochen

#5

Hallo,

Die 3K Temperatur ergeben sich aus der Umgebungsstrahlung.

Ja, schon klar. Aber was genau macht das Simulationsprogramm damit? Wird das auch wirklich als reine Wärmestrahlung berechnet und nicht zusätzlich noch als Konvektion?
Gruß
loderunner

#6

Tach,

Die 3K Temperatur ergeben sich aus der Umgebungsstrahlung.

Ja, schon klar. Aber was genau macht das Simulationsprogramm
damit? Wird das auch wirklich als reine Wärmestrahlung
berechnet und nicht zusätzlich noch als Konvektion?

Mit ANSYS habe ich kaum zu tun gehabt, aber andere FEM-Software (Systus und Abaqus), mit der ich zu tun hatte, trennt Waermestrahlung und Konvektion. Je nach dem wie man das behandeln will (meist in irgendwelchen FORTRAN-Unterroutinen) muss man fuer die Waermestrahlung die Umgebungstemperatur und die Abstrahlkonstante angeben (grauer Strahler halt…), fuer die Konvektion einen diskreten Wert (in W/(m²K)). Die „echte“ Konvektion wird gar nicht mitberechnet (kann man machen, wenn man die Luft mitmodelliert, muss man aber nicht und macht man meistens nicht wenn man nicht gerade die Kuehlung selbst modellieren will).

Gruss
Paul

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#7

Danke, alles klar! (owt)
-nix-

#8

Ja, danke an alle!