1.1.2　热辐射

热辐射是指由于热（温差）的原因而产生电磁波在空间传递，热辐射不仅是能量转移，也伴随着能量形式的转移[1,2]。辐射传热不需要任何介质作为媒介，可以在真空中传播。任何温度高于绝对零度的物体，均以一定波长向外辐射能量，同时也接受外界向它辐射的能量。热辐射不需要任何介质，可在空中传递能量，且能量可进行转换，即热能转换为辐射能或辐射能转换成热能。物体间的热辐射是相互的，如果它们存在温度差，则物体间便进行辐射换热过程。热辐射能量的大小与材料的热辐射系数、物体散热的有效表面积及热能的大小有关。在材料有相同热辐射系数的条件下，无光泽或暗表面比光亮或有光泽的表面热辐射更强。在选择散热器或散热面时，选择无光泽的暗表面散热效果会更好一些。相互靠近的元器件或发热装置（如大功率器件等）彼此都会吸收对方的热辐射能量，加大两者之间的距离，可以降低相邻元器件的热辐射影响。

两物体表面之间的辐射换热计算表达式为

式中，Q为对流换热量（W）；δ0为斯蒂芬-玻耳兹曼常数，5.67×10-8W/（m2·K4）；A为物体辐射换热的表面积（m2）；εxt为系统发射率；ε1、ε2分别为高温物体表面（如芯片、散热器）和低温物体表面（如机箱内表面）的发射率；F12为表面1到表面2的角系数；T1、T2为表面1、表面2的绝对温度（K）。

由式（1-3）可见，要增大物体表面间的辐射换热，可以提高热源表面的发射率（黑色阳极氧化）、热表面到冷表面的角系数、增大辐射换热表面积等。

一些材料在25℃时的热导率和辐射率[5]见表1-3。

表1-3　各种材料在25℃时的热导率和辐射率

续表

在一些热仿真软件中通常会提供辐射换热的计算方法。例如，在ANSYS Icepak中，提供三种辐射换热的计算方法，可以在热模型的属性面板中设置物体表面的面材料（物体的粗糙度、发射率、对太阳辐射的吸收率、半球漫反射吸收率等），进行辐射换热的计算。