輻射換熱

        輻射換熱是各種工業(yè)爐、鍋爐等高溫?zé)崃υO(shè)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(shù)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(guān)。
輻射換熱簡(jiǎn)介
　　兩個(gè)溫度不同且互不接觸的物體之間通過電磁波進(jìn)行的換熱過程，是傳熱學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一。
　　輻射換熱是各種工業(yè)爐、鍋爐等高溫?zé)崃υO(shè)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(shù)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(guān)。
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(xiàn)象。熱輻射是由熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)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(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)激發(fā)出來的，其顯著特點(diǎn)是熱輻射可以在真空中傳播，并且具有強(qiáng)烈的方向性。只要物體的溫度高于0K，就會(huì)不停地把熱能變?yōu)檩椛淠�，向周圍空間發(fā)出熱輻射；同時(shí)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(zhuǎn)變?yōu)闊崮�。故熱輻射過程的熱量傳遞過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化。輻射換熱則是物體之間相互輻射和吸收的總效果。同時(shí)熱輻射的輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)，物體發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。
2.吸收比、反射比、透射比
　　當(dāng)熱輻射投射到物體表面上時(shí)，一般會(huì)發(fā)生三種現(xiàn)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(gè)能量百分比分別成為該物體對(duì)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(duì)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(xiàn)象也和可見光一樣，有鏡面反射和漫反射的區(qū)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(xué)假設(shè)的物體，現(xiàn)實(shí)生活中并不存在。為了在研究黑體輻射的基礎(chǔ)上，用修正系數(shù)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(gè)空腔，并在空腔壁面上開一個(gè)小孔，載設(shè)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(jìn)入空腔的輻射能在空腔內(nèi)要經(jīng)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(zhì)。