輻射換熱

        輻射換熱是各種工業爐、鍋爐等高溫熱力設備中重要的換熱方式。常見的問題有兩類：固體表面間的輻射換熱，取決于輻射角系數F和黑度ε值；固體表面間夾有氣體的輻射換熱，除F和ε值外，還與氣體夾層厚度及其黑度有關。
輻射換熱簡介
　　兩個溫度不同且互不接觸的物體之間通過電磁波進行的換熱過程，是傳熱學的重要研究內容之一。
　　輻射換熱是各種工業爐、鍋爐等高溫熱力設備中重要的換熱方式。常見的問題有兩類：固體表面間的輻射換熱，取決于輻射角系數F和黑度ε值；固體表面間夾有氣體的輻射換熱，除F和ε值外，還與氣體夾層厚度及其黑度有關。
輻射換熱的基本概念
1.熱輻射
　　輻射是電磁波傳遞能量的現象。熱輻射是由熱運動產生的電磁波輻射，是一種以電磁波形式傳遞熱量的傳熱方式。
　　熱輻射的電磁波是物體內部微觀粒子的熱運動狀態改變時激發出來的，其顯著特點是熱輻射可以在真空中傳播，并且具有強烈的方向性。只要物體的溫度高于0K，就會不停地把熱能變為輻射能，向周圍空間發出熱輻射；同時物體也不斷的吸收周圍物體投射到它上面的熱輻射，并把吸收的輻射能重新轉變為熱能。故熱輻射過程的熱量傳遞過程中伴隨著能量形式的轉化。輻射換熱則是物體之間相互輻射和吸收的總效果。同時熱輻射的輻射能與溫度和波長均有關，物體發射輻射取決于溫度的4次方。
2.吸收比、反射比、透射比
　　當熱輻射投射到物體表面上時，一般會發生三種現象，即吸收、反射、透射。在外界投射到物體表面上的總能量為Q中，一部分Qa被物體吸收，另一部分Qρ被物體反射，其余部分Qτ透過物體。按照能量守恒定律有
　　Q= Qα+Qρ+Qr,或 Qa/Q+Qρ/Q+Qτ/Q=1其中個能量百分比分別成為該物體對投入輻射的吸收比α、反射比ρ、透射比τ,也即α+ρ+τ=1。
　　把吸收比α=1的物體成為絕對黑體；把反射比ρ=1的物體成為鏡體或白體；把透射比τ=1的物體稱為透明體。
3.鏡面反射、漫反射
　　輻射能投射到物體表面后的反射現象也和可見光一樣，有鏡面反射和漫反射的區分，這取決于表面不平整尺寸的大小，即表面粗糙度。
4.人工黑體
　　黑體是吸收比α=1的物體。它是一種科學假設的物體，現實生活中并不存在。為了在研究黑體輻射的基礎上，用修正系數的方法處理其他物體的問題，提出了人工黑體的概念。
　　人工黑體是人工制造的近似黑體。選用吸收比小于1的材料制造一個空腔，并在空腔壁面上開一個小孔，載設法使空腔壁面保持均勻的溫度，這是空腔的小孔就具有黑體輻射的特性。由于通過小孔進入空腔的輻射能在空腔內要經過多次吸收和反射，最終從小孔反射出去的能量非常小，小孔就具有黑體表面的性質。