辐射换热

        辐射换热是各种工业炉、锅炉等高温热力设备中重要的换热方式。常见的问题有两类：固体表面间的辐射换热，取决于辐射角系数F和黑度ε值；固体表面间夹有气体的辐射换热，除F和ε值外，还与气体夹层厚度及其黑度有关。
辐射换热简介
　　两个温度不同且互不接触的物体之间通过电磁波进行的换热过程，是传热学的重要研究内容之一。
　　辐射换热是各种工业炉、锅炉等高温热力设备中重要的换热方式。常见的问题有两类：固体表面间的辐射换热，取决于辐射角系数F和黑度ε值；固体表面间夹有气体的辐射换热，除F和ε值外，还与气体夹层厚度及其黑度有关。
辐射换热的基本概念
1.热辐射
　　辐射是电磁波传递能量的现象。热辐射是由热运动产生的电磁波辐射，是一种以电磁波形式传递热量的传热方式。
　　热辐射的电磁波是物体内部微观粒子的热运动状态改变时激发出来的，其显著特点是热辐射可以在真空中传播，并且具有强烈的方向性。只要物体的温度高于0K，就会不停地把热能变为辐射能，向周围空间发出热辐射；同时物体也不断的吸收周围物体投射到它上面的热辐射，并把吸收的辐射能重新转变为热能。故热辐射过程的热量传递过程中伴随着能量形式的转化。辐射换热则是物体之间相互辐射和吸收的总效果。同时热辐射的辐射能与温度和波长均有关，物体发射辐射取决于温度的4次方。
2.吸收比、反射比、透射比
　　当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射、透射。在外界投射到物体表面上的总能量为Q中，一部分Qa被物体吸收，另一部分Qρ被物体反射，其余部分Qτ透过物体。按照能量守恒定律有
　　Q= Qα+Qρ+Qr,或 Qa/Q+Qρ/Q+Qτ/Q=1其中个能量百分比分别成为该物体对投入辐射的吸收比α、反射比ρ、透射比τ,也即α+ρ+τ=1。
　　把吸收比α=1的物体成为绝对黑体；把反射比ρ=1的物体成为镜体或白体；把透射比τ=1的物体称为透明体。
3.镜面反射、漫反射
　　辐射能投射到物体表面后的反射现象也和可见光一样，有镜面反射和漫反射的区分，这取决于表面不平整尺寸的大小，即表面粗糙度。
4.人工黑体
　　黑体是吸收比α=1的物体。它是一种科学假设的物体，现实生活中并不存在。为了在研究黑体辐射的基础上，用修正系数的方法处理其他物体的问题，提出了人工黑体的概念。
　　人工黑体是人工制造的近似黑体。选用吸收比小于1的材料制造一个空腔，并在空腔壁面上开一个小孔，载设法使空腔壁面保持均匀的温度，这是空腔的小孔就具有黑体辐射的特性。由于通过小孔进入空腔的辐射能在空腔内要经过多次吸收和反射，最终从小孔反射出去的能量非常小，小孔就具有黑体表面的性质。