termografija - ssmb.hr · – prvi zakon termodinamike – energija ne može nestati, niti iz...

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

Termografija

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Definicija termografije

– Termografija je beskontakta metoda mjerenja i bilježenja

temperature i njezine raspodjele na površini objekta.

– Temelji se na zračenju sa površine objekta u infracrvenom

spektru (nevidljivom dijelu spektra).

– Izraz potječe od grčkih riječi therme – toplina i grafien – pisati.

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Povijesni razvoj termografije

– 1800. g. Sir William Herschel otkriva zračenje izvan vidljivog

spektra

– 1879. Jožef Stefan i 1884. Ludwig Boltzmann doprinjeli tumačenju

veze između temperature tijela i energije kojom zrači (Stefan –

Boltzmannov zakon)

– Max Planc pomoću svoje kvantne teorije određuje intenzitet

zračenja u ovisnosti o valnoj duljini i temperaturi

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

– 1893. godine Wienov zakon opisuje ovisnost maksimuma

intenziteta zračenja u odnosu na temperaturu.

– 1878. godine patentiran je prvi bolometra

– 1 svjetski rat – primjena bolometra u vojne svrhe

– između dva svjetska rata, razvoj filmova visoke osjetljivosti u

infracrvenom području

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

– 1966. - 1968. godine, za potrebe svemirskih istraživanjima

nastaje prvi komercijalni uređaji

– 1986. godine proizvedena kamera sa termolektričnim

hlađenjem

– 1988. godine proizvedena akomulatorom napajana prijenosna

kamera

– 1997. proizvedena prva nehlađena ručna IC kamera

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Primjena termografije

– Održavanju postrojenju

– Zgradarstvu

– Medicinskoj i veterinarskoj dijagnostici

– Nadzor proizvodnih procesa i kontroli kvalitete

– Istraživanju i razvoju

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Osnove termodinamike

– Toplina ili toplinska energija je ona energija koja se izmjenjuje

između dva sustava (tijela) ili unutar samog tijela uslijed

temperaturnih razlika

– Za temperaturu se pojednostavljeno može reći da predstavlja

vanjski odraz unutrašnjeg toplinskog stanja tijela ili stupanj

zagrijanosti/ohlađenosti nekog tijela

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Osnovni zakoni termodinamike

– Nulti zakon termodinamike – svaki sustav prepušten samom

sebi prirodno teži postuzanju ravnoteže i onog trenutka kad je

postigne, sve mjerljive promjene u sustavu isčezavaju.

– Prvi zakon termodinamike – Energija ne može nestati, niti iz

ničega nastati, nego se samo može mjenjati iz jednog oblika u

drugi.

– Drugi zakon termodinamike - Toplina nikad sama od sebe ne

može prijeći sa tjela niže temperature na tijelo više

temperature i to niti posredno niti neposredno

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Mehanizmi prijenosa topline

– Provođenje

– Konvekcija

– Zračenje

Postojanje temperaturnih razlika unutar sustava ili više sustava, osnovni

je uvjet za prijenos topline

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Provođenje

Provođenje topline je način izmjene topline među krutinama, a određuje

se primjenom Furierovog zakona

Φ � toplinski tok, W

ϑ1 − ϑ2- temperaturna razlika, °C

δ � debljina stjenke, m

λ � toplinska provodnost materijala stijenke, W/mK

=1− 2

⋅AW

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

Toplinska provodnost materijala - sposobnost materijala da provodi

toplinu.

Temperaturna provodnost - odnosno brzinu promjene temperature

Specifični toplinski kapacitet- količina topline koju treba dovesti jednom

kilogramu tvari da se temperatura promijeni za 1 K (J/kgK)

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Konvekcija

Konvekcija je naziv za prijenos topline koji se odvija između krute

stjenke i tekućine u gibanju

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Zračenje

– Zračenje je mehanizam izmjene topline koji sa odvija u formi

elektromagnetskih valova između tijela različitih temperatura

– Širenje elektromagnetskih valova odvija se bez materijalnog

posrednika i to je osnovna razlika između ovog i prethodna dva

načina prijenosa topline, što znači da se može odvijati u

vakuumu.

– Zračenje koje je jednoznačno određeno prirodom materije i

njezinom temperaturom naziva se toplinsko zračenje.

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

Elektromagnetske valove odašilje svako tijelo čija je temperatura iznad

apsolutne nule.

Infracrveni dio elektromagnetskog spektra odnosi se na valne duljine od

približno 0,1 µm do 100 µm

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Osnovni pojmovi u izmjeni topline zračenjem

● Vlastita emisija - energija koju tjelo emitira samo zbog svoje

temperature, označava se sa E, a mjerna jedinica je W/m2

● Upadno zračenje - zračenje čiji izvor nije u promatranom tijelu

nego negdje u njegovom okolišu, označava se sa G, a

mjerna jedinica je W/m2

● Svjetloća površine - sveukupno zračenje koje dolazi s površine

promatranog tijela (vlastita emisije + reflektirano zračenje

+ propušteno zračenje); označava se sa K, a mjerna

jedinica je W/m2

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Crno tijelo

Za bolje razumijevanje zračenja topline između realnih tijela uvodi se

koncept crnog tijela.

Crno tijelo je idealizirano tijelo sa sljedećim karakteristikama:

– u potpunosti apsorbira cjelokupno zračenje svih valnih duljina

iz svih smjerova

– pri odabranoj temperaturi i valnoj duljini nijedno tijelo ne

može emitirati više zračenja nego crno tjelo

– intenzitet zračenja je neovisno o smjeru (difuzni emiter)

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Zakoni zračenja– Planckova raspodjela intenziteta zračenja

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

– Wienov zakon pomaka

– Stefan-Boltzmannov zakon

=2897,8T

,m

E=⋅⋅T 4 ,W /m2

=5,667⋅10−8W /m2T 4

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

● Svjetloća površine

TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju

Kratki film za kraj