多伦多大学机械工程课程辅导——辐射传热

辐射传热对我们所知的生命至关重要。最好的例子就是从太阳表面向地球传递热量。由于绝对零度以上的所有物体都会发射电磁波，因此辐射能无处不在。

因此，管理和减少不必要的热辐射非常重要。这就是防晒霜中使用氧化钛和氧化锌等成分的原因。这些化学物质可以阻挡和散射太阳辐射。卫星也需要管理太阳辐射，这也是卫星被包裹在多层反射膜中的原因。

一、辐射传热的定义

辐射传热是通过电磁波进行的。与传导和对流不同，辐射的传输不需要介质。太阳辐射能通过 9300 万英里的距离加热地球。

辐射还能在被较冷介质隔开的物体之间传递热能。即使穿过地球大气层中最冷的中间层，太阳光也能温暖地球。这里的温度降至零下 173 °C。

二、热辐射：红外线、可见光、紫外线

热辐射出现在光谱的红外线、可见光和紫外线部分。太阳会发出这三种辐射。任何温度高于绝对零度的物体都会发出电磁辐射。在整个电磁波谱中，这些波的长度各不相同。

紫外线波长约为 900-3000 埃，可见光波长约为 4000-8000 埃。红外线波以微米为单位(10 000 埃=1 微米)。在光谱的可见光部分，蓝光能量最高，红光能量最低。

辐射系数是物体开尔文温度的四次方。材料越热，辐射能量越多。净辐射传热是离开一个表面的辐射减去从另一个表面到达的辐射。这种能量传递以光速进行。

三、什么是多层隔热材料?

为减少传导和对流而优化的隔热材料对辐射能的影响较小。真空隔热材料可以减少传导和对流，因为这两种热传递方式都依赖于分子之间的相互作用。然而，辐射能可直接穿过真空。减少辐射传热需要先进的隔热解决方案。

最好的例子就是多层隔热(MLI)。它也被称为超级隔热。多层隔热材料在真空环境中效果最佳。它由多层高反射材料与隔离材料交织而成。

一般来说，反射层越多，隔热效果越好。使用专有设计和材料可提高性能。

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