Пренасяне на лъчиста топлина
Пренасяне на лъчиста топлина, радиационният топлообмен се извършва в резултат на процесите на трансформация на вътрешната енергия на дадено вещество в лъчева енергия, пренасянето на лъчева енергия и поглъщането й от веществото. Ходът на процесите Лъчист топлообмен се определя от взаимното разположение в пространството на тела, обменящи топлина, от свойствата на средата, разделяща тези тела. Значителна разлика между пренасянето на лъчиста топлина и други видове пренос на топлина (топлопроводимост, конвективен пренос на топлина) е, че тя може да продължи и при липса на материална среда, разделяща повърхностите за пренос на топлина, тъй като това се случва в резултат на разпространението на електромагнитно излъчване.
Лъчевата енергия, падаща в процеса на излъчване на топлообмен на повърхността на непрозрачно тяло и характеризираща се със стойността на падащия радиационен поток Qdump, се абсорбира частично от тялото и частично се отразява от неговата повърхност (вж. ориз.).
Схематично представяне на радиационните потоци по време на лъчевия топлообмен.
Потокът на погълнатата радиация Qabs се определя от съотношението:
където А е абсорбционната способност на тялото. Поради факта, че за непрозрачно тяло
където Qopr е потокът от радиация, отразена от повърхността на тялото, тази последна стойност е равна на:
където 1 - A = R е отражателната способност на тялото. Ако абсорбиращият капацитет на тялото е 1 и следователно неговата отражателна способност е 0, т.е. тялото поглъща цялата падаща върху него енергия, то се нарича абсолютно черно тяло.
Всяко тяло, чиято температура е различна от абсолютната нула, излъчва енергия поради нагряването на тялото. Това излъчване се нарича собствено излъчване на тялото и се характеризира с потока на собственото му излъчване Qsob. Вътрешното излъчване на единица повърхност на тялото се нарича плътност на потока на вътрешното излъчване или излъчването на тялото. Последното, в съответствие със закона на радиацията на Стефан-Болцман, е пропорционално на телесната температура до четвърта степен. Съотношението на излъчването на тялото към излъчването на абсолютно черно тяло при същата температура се нарича степен на чернота. За всички тела степента на чернотата е по-малка от 1. Ако за определено тяло тя не зависи от дължината на вълната на лъчението, тогава такова тяло се нарича сиво. Естеството на разпределението на радиационната енергия на сиво тяло по дължина на вълната е същото като това на черно тяло, тоест то е описано от закона на Планк за радиация. Чернотата на сивото тяло е равна на неговата способност за усвояване.
Повърхността на всяко тяло, включено в системата за излъчване на лъчиста топлина, излъчва потоци от отразена радиация Qotr и самоизлъчване Qcob; общото количество енергия, напускаща повърхността на тялото, се нарича ефективен радиационен поток Qeff и се определя от съотношението:
Част от енергията, погълната от тялото, се връща в системата под формата на собствено излъчване, поради което резултатът от пренасяне на лъчиста топлина може да бъде представен като разликата между потоците на собственото и погълнатото излъчване. Количеството Qpez = Qcob - Qabs се нарича поток на полученото излъчване и показва колко енергия тялото получава или губи за единица време в резултат.Излъчвателен топлообмен Потокът на полученото излъчване може да се изрази и като пристигането на лъчиста енергия на повърхността на тялото. Следователно, като се има предвид, че Qpad = (Qcob - Qpez)/A, получаваме израз, който се използва широко при изчисленията на излъчване на топлинен пренос: