熱輻射

熱輻射(Radiation)是指物體表面用電磁輻射(Electromagnetic waves)方式向外熱傳的機制,熱輻射不需透過介質,任何物體表面溫度高於絕對溫度 0 K時就會啟動,宇宙中恆星發出的光和熱就是透過這樣的方式在真空中傳遞抵達地球。相鄰近的兩個物體,表面溫度和熱輻射係數不同時,彼此發出和吸收的能量不同,而有淨熱傳量存在。熱輻射的電磁波主要是光譜遠紅外線波段,淺色與金屬表面,對可見光的吸收率(放射率)較低,理論上升溫較少;但在遠紅外線波段的放射率卻沒有明顯差異,故在相同條件下,實際的熱輻射量相差不遠。

Radiation

Thernal-RadiationSource : Spectral response of two paints in the visible and the infrared. From NASA.

以下是熱輻射的計算公式,熱傳量與溫度的四次方差成正比,可知表面溫度愈高,熱輻射的效益愈發重要。

假設有一個物體的表面積為1m²,表面放射率為0.7,溫度恆定75°C,環境溫度穩定20 °C,熱對流係數8W/m²-K;則熱輻射熱量為 289.6W;熱對流熱通量為 440W,熱輻射放熱佔總放熱量的比率為39.7%;而當物體表面溫度增加為150°C,熱對流係數提高到9W/m²-K;物體表面熱輻射熱通量為978.2W,熱對流熱通量為1170W,熱輻射百比提高為 45.5%

Material / 材質 Emissivity ɛ / 表面放射率
Aluminum, polished /拋光鋁表面
0.03
Aluminum sheet /一般鋁表面
0.1
Aluminum, anodized /陽極鋁表面
0.9
Copper, polished /拋光銅表面
0.04
Copper, oxidized /氧化銅表面
0.8
Brick /紅磚
0.85
Paint /漆(包含白漆)
0.9
Concrete /水泥
0.9
Wood /木柴
0.85

 

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