金属非金属和一般建材的总发射率表
发射率
(a)
(b)
(a)
(b)
图3-4 入射辐射对发射率的影响 (a)光滑表面 (b)粗糙表面 (b)粗糙表面
图3-5 主动辐射对发射率的影响 (a)光滑表面
表面氧化对发射率的影响：许多金属材料如铁、铝、钢、铜等在一定温度下， 其材料组份会与空气中的氧气发生氧化反应。并在材料表面逐渐形成一层金属 氧化膜。一段时间后会形成稳定的氧化层。在氧化过程中，金属氧化膜的厚度 逐渐增加，氧化膜属于一种半透明材料，其发射率不能简单的由基尔霍夫定律 推导。因为进入氧化膜的辐射会继续发生折射和反射，其辐射也会衰减，这与 材料的消光系数有关。
影响材料发射率因素的实验研 究
红外测温技术就是基于黑体辐射理论在红外辐射区的应用 而发展起来的一种非接触式测温技术 。其优点主要表现 在：无需与待测物体相接触；不会改变被测物体的温度场； 响应时间快，通常可在几毫秒内测出目标的温度，很适于 快速移动的物体的测量；测量范围广，从-170℃到 5000℃以上；操作简单，稳定性强，可用于实时监测和 自动控制；测量距离广，可远可近，可以适应各种恶劣的 测量环境等 。
黑体：是指在任何温度下能够全部吸收任何入射辐射的物体。 发射率的各种定义：
1、半球发射率
同温度下的辐射体和黑体的辐射出射度之比称为半球发射率，其又可分为半球 全发射率和半球光谱发射率两种。 半球全发射率的定义
h
M (T ) M b (T )
式中， (T )是实际物体在温度T下的全辐射出射度， b (T ) 是黑体在相同温度下 M M 的全辐射出射度。 半球光谱发射率的定义为
影响发射率的因素
样品因素
样品材料本身是决定发射率最直接的因素，不同材料的发射率相差很大，相同温度下的 不同材料其发射率相差可达几十倍，比如抛光的银在100℃下的发射率为0.03，而同温 度下的黑漆的发射率为0.03，即使是同一种材料，经过不同处理，其发射率相差也可达 几十倍。一般金属材料的发射率是较低的，但它随着物体温度的升高而升高，当表面氧 化后，其发射率也数倍的增加。对于非金属材料，其发射率要高一些，一般都大于0.8， 但随着温度的升高，其发射率有所下降，其下降的幅度一般远低于金属材料。 灰体 ：在一定波长范围内，其发射率基本不变，可以认为是一个常数。
传热学资料整理
热扩散率 , 导温系数, m2/s 反映物体被瞬态加热或冷却时温度变化快慢 a c
a 傅里叶数,为两个时间之比，是非稳态导热过程的无量纲时间, 表示非 F0 2 2 g tw t l tw t L3 u 0l g Gr 稳态导热过程进行的深度。 2 u2 0
以下 0.6 Pr 15 ，管内 Re 2300； e4 (6) 相似原理：定义：如果同类物理现象的所有同名的物理量在所有对应瞬间、 对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。物理现象相似的条件：同类物理 现象;单值性条件相似 ;同名已定特征数相等； 相似原理如何指导传热:回答了三个 问题---如何安排实验；如何整理实验数据；实验结果的应用范围。
换热的强弱； de＝4A/ P (5)常物性、无内热源、不可压缩牛顿流体平行外掠等壁温平板稳态层流换热
1 d 1 ln 2 ，Rh 单位为 K/W A 2 l d1 Ah
物体对导热的阻力
在连续介质的假设条件下，等温面（或等温线）或者在物体中构成封闭的曲面 （或曲线） ， 或者终止于物体的边界， 不可能在物体中中断 .等温线与绝热面垂直 . 温度梯度：等温面法线方向的温度变化率矢量
A1 ( Eb1 Eb 2 ) Eb1Eb2 1,2 1 1 1 1 A1 1 1 1 2 A2 A ,2 1 2 1A 1 1X1 2 A2
漫发射体：空间各个方向上辐射强度都相等的物体 E L 人工黑体：镜体： = 1 （漫反射时称为白体） ；绝对透明体 ：= 1 辐射力：单位时间内，每单位面积表面向半球空间发射的全部波长的辐射能。 用 E 表示，单位为 W/m2 光谱辐射力： E
凝结与沸腾换热（hh/hv=0.77(l/d)^1/4,管束外膜状凝结换热 （1）表面凝结的两种基本形态 凝结液体能够很好的润湿壁面——膜状凝结；未能——珠状(换热强 ) （2）影响膜状凝结换热的主要因素:蒸气中含有不凝结气体 ;蒸气的流速 ;凝结表 t 2 导热微分方程 面的状况(表面形状、粗糙度等） ； 凝结液的物性；凝结液对凝结表面的侵润性等 a t 连续介质 c （3）强化凝结换热的主要方法 减薄凝结液膜的厚度、促进凝结液的排泄；改 第一类边界条件: 给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律;第二类 : 给出边 变凝结的形式， 创造珠状 界上的热流密度分布及其随时间的变化规律 ;第三类 : 给出了与物体表面进 凝结条件等 1/ 4 (4)饱和沸腾曲线 (DNB 偏 行对流换热的流体的温度 tf 及表面传热系数 h 3 g ( )r v l l v 离核沸腾点，安全警界 h 0.62 2 tw1 tw 2 点；C:临界热流密度) t x x tw 2 ts ) d v (tw 肋片 2 2 自然对流沸腾： 沸腾温差 m H x m H x e e cosh[ m(H x)] 很小， 壁面上只有少量气 hP m 0 mH mH 0 泡产生， 而且气泡不能脱 e e cos mH Ac 离壁和上浮， 看不到沸腾 肋片效率:肋片的实际散热量 与假设整个肋片都具有肋基温度时的理想散热量 的现象， 热量依靠自然对 0 之比 mH 愈大，肋片效率愈低 tanh( mH ) m 2h 流过程传递到主体。 m f mH 泡态沸腾：B 点后开始 0 0 产生大量气泡。气泡在 肋片效率的主要影响因素有：材料的热导率：热导率愈大，肋片效率愈高;肋片 壁上生成、长大 ，随后因浮力作用而离开壁。由于气泡大量迅速的生成和 高度：肋片愈高，肋片效率愈低 ;厚度：肋片愈厚 ，肋片效率愈高；表面传热系 它的激烈运动，换热强度剧增，热流密度急剧增大，直到达到热流密度的 数：表面传热系数愈大，肋片效率愈低。 峰值 肋面总效率 ( A1 f A2 ) /( A1 A2 ) 过渡态：C 点后 ，生成的气泡过多，在加热面上形成气膜，开始时是不稳 定的，气膜会突然裂开变成大气泡离开壁，阻碍了传热，换热状况恶化。 非稳态导热 :物体的温度随时间而变化的导热过程 膜态沸腾：壁面全部被一层稳定的气膜所覆盖，气化只能在气膜与液的交界面 正规状况阶段平壁内所有各点过余温度的对数都随时间线性变化，并且变化曲 上进行，气化所需要的热量靠导热、对流、辐射通过气膜传递。此时壁温很高， 辐射换热随热力学温度 4 次方急剧增加，D 点后热流密度又继续回升 线的斜率都相等。特点：物体内初始温度分布消失，各点的温度变化具有一定 (5)影响大空间饱和核态沸腾换热的主要因素 的规律 Fo 0.2 所有各点的冷却率都相同，且不随时间而变化，其大小取决 于物体的物性、几何形状与尺寸及表面传热系数 液体的物性 集总参数法 Bi 0.1 加热表面状况 ：决定汽化核心数目的多少 液体的压力 ：液体核态沸腾的表面传热系数随系统压力的增加而增加 cV Q BivFov BivFov 不凝气体的含量、加热表面的大小与方向以及液体自由表面的高度（即液 , e , 1 e 物体对环境温度变化 位）等因素的影响 hA 0 Q0 （6）强化核态沸腾换热的方法：提高壁面过热度 t；采用强迫对流沸腾;改变 响应的快慢，时间常数越小，物体的温度变化越快 加热壁面状况——(强迫对流沸腾过程中始终伴随有汽液两相流动) 对流换热：流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象，是导热和热对流 （8）热管的工作原理:加热段的工作液被热管外的热流体加热,吸收潜热蒸发, 两种基本传热方式共同作用的结果。 蒸气经保温段流向散热段.在散热段,工作液蒸气放出潜热,凝结为液体.释放出 (1)增大对流换热量三条途径 ：加装肋片(h 小的一侧)，增加换热面积 A ;加大对 来的潜热通过管壁传递给热管外面的冷液体.凝结液则靠重力或毛细力的作用 流换热表面传热系数 h ;加大换热温差( tw －tf ) 返回到加热段再吸热蒸发. (2)影响因素： 流动的起因 :影响速度分布与温度分布 ,强制大于自然； 流动的状态 : 紊流大于层流；流体有无相变:有相变的换热潜热过程中 (如沸腾或凝结 ),流体相 变热(潜热) 的释放或吸收起主要作用；流体的物理性质；换热表面的几何因素 辐射换热 (3) 连续介质：努森数<e-3;V<1/4 声速，不可压；牛顿流体：切向应力与应变之 （1）基本概念 间的关系为线性；流体无内热源，忽略粘性耗散产生的耗散热；二维对流换热； 投入辐射能: 单位时间内投射到物体表面上的全波长范围内的辐射能。
黑体辐射定律小结
8.3.1 实际物体的辐射力
同温度下，黑体发射热辐射的能力最强，包括所有方向和
所有波长。真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体；
因此定义发射率 (也称为黑度) ：相同温度下，实际物体
的辐射力与黑体辐射力之比:
E Eb
E
T4
实际物体的辐射力：E
Eb
T 4
c0
(T 100
)4
上面公式只是针对方向和光谱平均的情况，但实际上，真实
④ 物体的辐射能力与其温度性质有关，与绝对温度的四 次方成正比。
7
２、热辐射的特点 ③ 只要温度大于0K就有能量辐射。不仅高温物体向低温 物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能，总的 结果是热由高温传向低温。
8
8.1.2 从电磁波的角度描述热辐射的特性 1、传播速率与波长、频率间的关系
各种电磁波都以光速在空间传播
可见面积：在不同方向上所能看到的辐射面积是不一样的。 微元辐射面 dA 位于球心地面上，在任意方向p看到的辐 射面积不是dA，而是dAcosθ。 黑体辐射的定向辐射强度与方向无关。
25
E、Eλ关系:
显然，E 和Eλ之间具有如下关系：
E 0 Ed
黑体一般采用下标b表示，如黑体的辐射力为Eb，黑体的 光谱辐射力为Ebλ
表面的发射能力是随方向和光谱变化的。
39
8.3.2 实际物体的光谱辐射力
实际材料表面的光谱辐射力不遵守普朗克定律，或者说不 同波长下光谱发射率随波长的变化比较大，并且不规则。
40
光谱发射率：实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比
ε E Eb
光谱发射率与实际物体的发射率之间的关系
ε E 0 ()Ebd
漫反射（Diffuse reflection）：被反射的辐射能均匀分布在 各方向，表面粗糙度>投入辐射波长，一般粗糙非金属表面 接近于漫反射。
发射率修正
Fluke Corporation 热像仪可望可及，问题点即拍即得更多热像仪信息请参考： http://www .fluke. com. cn / theory – Emissivity – 20080911 发 射 率 修 正发射率是影响红外温度检测精度的重要参数之一，因各目标 表面性质不尽相同，故发射率会有很大差别；若不能准确设置发射率，则会造成测量误差，本章讲述的是如何修正发射率，满足客户精确测量的需求。
热像仪原理 — 发射率什么是发射率？发射率是指物体表面辐射出的能量与相同温度的黑体辐射能量的比率。
（黑体是一种理想化的辐射体，可辐射出所有的能量，其表面的发射率为1.00）各种物质的发射率是由物体的本身材质所决定，相同的温度下，物质不同，向外辐射的能量也会不同。
例如下图，电工绝缘胶带贴在不锈钢杯的表面，将红外热像仪的发射率设为胶带的发射率（0.93），同时使用接触式热电偶测量温度，可以看到绝缘胶带处温度与接触式测温一致，而不锈钢杯表面与胶带的发射率不同，故温度显示有较大差别。
影响发射率的因素有哪些？我们将检测的目标分为非金属和金属材料两大部分，大多数非金属材料（如塑料、油漆、皮革、纸张等）发射 率可设置为0.95，相同材质、不同颜色的目标其发射率非常接近，误差通常不超过测量精度范围；部分表面光 亮的非金属材料发射率较低（如瓷砖、玻璃等），这些材料需要参考后页内容进行发射率确认。
金属材料的发射率会受到下列因素的影响：材料 不同材料的发射率不同，如铜的发射率一般来说比铝高。
表面光洁度 通常表面粗糙的材料发射率比光洁表面高。
表面颜色 以黑色为代表的深色系表面发射率比浅色系高。
表面形状 表面有凹陷、夹角或不平整规则的部位比平整的部位发射率高， 如通常我们在检测模具加热时会 发现温度有偏高的部位，但实际上该模具温度是均匀的，偏高的位置往往是表面不规则的部分。
发射率确定方法 – 查表法查阅发射率表确定相应材料的发射率。
金属非金属和一般建材的总发射率表
率
0.37
氧化镍
0.11-0.14 钯板 (.00005 on .0005
0.07-0.09 镍)
材质
Monel，
温度°F (° ε–发射
C)
Ni-Cu1110˚ 1110 (599) 0.46 F 时氧化
镍 抛光
氧化
未氧化 未氧化 未氧化
未氧化 电解
电解
电解 电解
100 (38) 0.05 100-500
材质
合金 20-
温度°F
ε–
发射
(°C) 率 抛光
Ni，24- 氧化 392 0.90 轧制
CR，55- (200)
FE，
熔融 20-
Ni，24- 氧化 932
CR，55- (500) 0.97 熔融
FE, 镀镍
60-
Ni，12- 氧化 518 0.89 陶氏合
CR，28- (270)
FE,
60氧化
200-750 0.16-0.17
(93-399)
率
金属
Ni，20- (600) CR，氧 化
80Ni，20- 2372 CR，氧 (1300) 化
100-500
铂
抛光
0.02
(38-260)
"
1000-2000
抛光
0.03
(538-1093)
" 铂，黑色
0.89 海恩斯
"
合金 600-2000
C，
(93-427) 光滑
75 (24) 0.09 抛光
合金
铅
2795 (1535) 0.29
77 (25) 0.94 660 (349) 0.94 100 (38) 0.35 100 (38) 0.28
辐射换热优秀课件
3. 基尔霍夫定律
• 物体吸收辐射能旳能力与发射辐射能旳能力之间旳关系
, ,T , ,T
吸收辐射能旳能力愈强旳物体，发射辐射能旳 能力也就愈强。 在温度相同旳物体中，黑体吸收辐射能旳能力 最强，发射辐射能旳能力也最强。
• 对于漫射体，辐射特征与方向无关，基尔霍夫定律体 现式为
T T
• 立体角
半径r旳球面上面积 A 与球心所相应空间角度
A
r2
立体角旳单位叫球面度，用Sr表达。
半个球面所相应旳立体角为2 Sr。
dA2 rd rsind r 2sindd
d
dA2 r2
sindd
辐射强度
• 单位时间内从单位投影面积（可会面积）所发 出旳包括在单位立体角内旳辐射能。
L , d
Eb
C15
eC2 / T 1
—波长，m；
T—热力学温度，K； C1—普朗克第一常数，C1= 3.743×10-16 Wm2 ; C2—普朗克第二常数， C2 = 1.439×10-2 mK。
黑体旳光谱辐射力
可见光
光谱辐射力随波长和温度旳变化特点：
• 温度愈高，同一波长下旳光谱辐射力愈大； • 在一定旳温度下，黑体旳光谱辐射力随波长连续
对于金属，表面层厚度只有1m旳量级； 对于绝大多数非金属材料，表面层厚度不大于
1mm。
所以，对于固体和液体，能够以为对热辐射旳 透射比为零:
1
为了简化问题，定义某些理想物体。 •镜体（或白体）:
反射比 = 1旳物体
•绝对透明体:
透射比 = 1旳物体。
物体表面对热辐射旳反射 • 镜反射
物体表面粗糙尺度不不小于投射辐射能旳波长. 例如高度抛光旳金属表面
红外热像仪和材料发射率的关系
红外热像仪和材料发射率的关系红外热像仪是一种能够感知物体表面温度并以图像形式显示的仪器，它通过测量物体发射的红外辐射来确定物体的温度分布，是一种非常重要的热成像设备。
而在红外热像仪的测量中，材料的发射率是一个十分重要的参数，它直接影响到测量的准确度和可靠性。
本文将着重探讨红外热像仪和材料发射率的关系，以期为相关领域的研究和应用提供一定的参考和指导。
1.红外热像仪的测量原理红外热像仪利用红外辐射测量物体表面的温度分布。
物体在温度不为零时，其表面会发射红外辐射。
根据普朗克黑体辐射定律，一个黑体的辐射率与温度的四次方成正比。
而大多数物体不是理想的黑体，它们的辐射率通常介于0和1之间，称为发射率。
红外热像仪利用物体发射的红外辐射来获取物体表面的温度信息，进而以图像的形式显示出来。
2.材料发射率的概念材料的发射率是指物体表面辐射的红外辐射能量与黑体辐射的红外辐射能量之比。
通常用ε来表示，取值范围在0到1之间。
在红外热像仪的测量中，不同的材料其发射率有很大的差异，而这些差异将对测量结果产生影响。
3.红外热像仪测量中的发射率校正由于不同材料的发射率不同，因此在使用红外热像仪进行测量时，需要对测得的温度值进行发射率校正，以减小发射率带来的误差。
一般来说，红外热像仪都会提供对发射率进行设置的功能，用户可以根据实际情况对发射率进行调整，从而得到更加准确的测量结果。
4.材料发射率与温度的关系材料的发射率与温度之间存在一定的关系。
一般来说，随着温度的升高，材料的发射率也会有所增加。
这是由于温度升高会导致材料内部原子振动加剧，从而使得发射的红外辐射能量增加，进而提高发射率。
如果在测量过程中遇到温度较高的物体，需要根据温度与发射率的关系进行相应的校正，以确保测量结果的准确性。
5.不同材料的发射率不同材料的发射率存在较大的差异，一般来说，金属材料的发射率较低，而一些非金属材料的发射率则较高。
在实际应用中，需要根据被测物体的材料特性来选择合适的发射率进行校正，以提高测量的准确性。
热辐射基本定律和辐射特性
例7-1：试分别计算温度为2000K和5800K的黑
体的最大光谱辐射力所对应的波长m 。
解：按 m T2.910 3m K计算：
当T=2000K时， m2.9 210 0 3K m 0K 01.4 510 6m
当T=5800K时，
m2.9 518 0 3K m 0K 00.510 6m
可见工业上一般高温辐射（2000K内），黑体最大光 谱辐射力的波长位于红外线区段，而太阳辐射 （5800K）对应的最大光谱辐射的波长则位于可见光 区段。
dω为微元立体角
E
d 2Q
ddA
方向辐射力与辐射力之间的关系： E
E d
2
dQ
df
dQλ
r
dφ
dA
dA
（a）微元表面总辐射 （b）微元表面单色辐射
dA
（c）微元表面方向辐射
立体角是用来衡量空间中的面相对于某一点所 张开的空间角度的大小，如图c所示，其定义为：
d df r 2
df为空间中的微元面积，r为该面积与发射点之 间的距离。
普朗克定律表示的是黑体的辐射能按波长的分
布规律，给出了黑体的单色辐射力与热力学温 度T、波长之间的函数关系，由量子理论得到 的数学表达式为：
Eb
c1
5 ec2 (T )
1
c1为第一辐射常数，c1=3.74210-16W·m2； c2为第二辐射常数，c2=1.4388 10-2m·K
图中给出了在温度为参变量下的单色辐射力随
解：在热平衡条件下，黑体温度与室温相同， 辐射力为：Eb1c01T104 05.67m2W K4217 2 07 04 3K4
45W 9 2 /m
327℃黑体的辐射力为
各种材料的发射率之欧阳法创编
全度锌
铬镍合金
不锈钢
泥砖
石棉板
水泥
红水泥
白水泥
棉布
纸
石板
沥青
土壤
表面
黑壤
耕地
乙炔
樟脑
蜡烛
煤
砌石
水
硅酸刚水玻璃
沥青纸
玄武石
耐火黏土砖
轻浅黄色砖
石灰黏土砖
耐火砖
红色粗糙砖
菱苦土耐火砖
38
52～1034
24
20
38
0～200
1371
1371
93
38～371
20
38
38
20
20
24
24
121
20
0.15～0.28
0.11～0.35
各种材料的发射率
材料
温度（℃）
发射率（εn）
铝（氧化的）
黄铜（抛光的）
黄铜（氧化的）
铜（氧化的）
铸铁（抛光的）
铁、铸铁（氧化的）
铁（变形的）
钢（氧化的）
钢（板材、粗糙）
钢（不锈的）
铝粉涂料
青铜色素
光泽涂料
毛面漆
石棉
砖
烟黑
玻璃
金色
涂料
0.60
0.50
0.60
0.65
新轧制的钢
铸铁锭
100
425～1025
900～1040
19
200～600
38～250
1300～1400
1600～1800
20
1000
0.07
0.14～0.38
0.55～0.6
0.69
0.64～0.78
《传热学》第8章-热辐射基本定律及物体的辐射特性
2. 斯忒藩—玻耳兹曼定律
v 斯忒藩（J. Stefan）—玻耳兹曼（D. Boltzmann）定律确 定了黑体的辐射力Eb与热力学温度T之间的关系
v 斯忒藩在1879年从实验中得出，后来玻耳兹曼于1884年运
用热力学理论进行了证明。
斯忒藩—玻耳兹曼 常数，又称为黑体
辐射常数
Eb = σT 4
σ= 5.67×10-8
光谱辐射力: 只对某一波长辐射能的辐射力, Eλ ,单位为W/m3。
∞
∫ E =
E
0
λ
dλ
定向辐射力: 单位时间内，单位面积物体表面向某个方向发射 的单位立体角内的辐射能 , Eθ,单位是W/(m2⋅Sr)。
∫ E = Ω=2π Eθ dΩ
∫ E = L(θ) cosθdΩ Ω =2π
2
8-2 黑体辐射的基本定律
∫ ∫ Fb(λ1−λ2 ) =
Eb(λ1 −λ2 ) Eb
=
λ2 0
Ebλ dλ
−
Eb
λ1 0
Ebλ dλ
Eb
=
Fb (0−λ2 ) −
Fb (0−λ1 )
[ ] E = b(λ1 −λ2 ) Fb(0−λ2T ) − Fb (0−λ1T ) Eb
例题
v 试计算太阳辐射中可见光所占的比例。
解：太阳可认为是表面温度为T = 5762 K的黑体，可见光的 波长范围是0.38～0.76µm ，即λ1 = 0.38 µm , λ2 = 0.76 µm , 于是
∞
2 Ebλ dλ Eb
Fb(0−2) =0.02 .6341
= 0.45Fb(0−2) + 0.1(1− Fb(0−2) )
0.1
需要了解的物质发射率表
0.81
混凝土
-
0.94
玻璃(光滑)
22/72
0.94
花岗岩(刨光的)
21/70
0.85
冰
0/32
0.97
大理石(l磨光的灰色的)
22/72
0.93
石棉板
23/74
0.96
石棉纸
38/100
0.93
371/700
0.95
沥青(铺路)
4/39
0.97
纸(黑色焦油)
-
0.93
纸(白色)
-
0.95
常见物质发射率表
物质
温度(℃/℉)
发射率
金(高纯)
227/440
0.02
铝箔
27/81
0.04
铝片
27/81
0.18
家庭用铝(扁平)
23/73
0.01
铝( 98.3%纯度的板块)
227/440
0.04
577/1070
0.06
铝(粗糙的板快)
26/78
0.06
铝(氧化@599℃)
199/390
0.11
599/1110
0.19
顶部磨光的铝
38/100
0.22
锡(亮的镀锡的铁片)
25/77
0.04
镍丝
187/368
0.1
铅(纯度99.9% -未氧化)
127/260
0.06
铜
199/390
0.18
599/1110
0.19
钢
199/390
0.52
599/1110
0.57
镀锡的铁片(亮)
各种材料发射率
铑：
固态 液态
30~260
0.29
0.3
锰：
固态
0.59
液态
0.59
铍：
光洁未氧化
0.05~0.1
0.03~0.05
光洁氧化
0.3~0.4
0.3~0.35
黄铜：
0.2
0.03
抛光未氧化
抛光轻微氧化
0.4
0.2
抛光严重氧化
20~400
0.7
0.6
粗加工未氧化
0.4
0.2
粗加工轻微氧化
抛光未氧化
轻微氧化
100~500
0.4~0.5
0.2~0.3
严重氧化
0.6~0.8
0.3~0.4
液态
0.22
0.22
钻：
0.25
0.05
抛光未氧化
抛光轻微氧化
0.5
0.1~0.15
抛光严重氧化
100~1000
0.7
0.25~0.3
粗加工未氧化
0.35
0.1~0.15
粗加工轻微氧化
0.55~0.6
0.2~0.25
镍铬、镍铝热电合金：
0.3
0.3
抛光未氧化
抛光轻微氧化
0.5
0.5
抛光严重氧化
0~400
0.75~0.85
0.75~0.85
粗加工未氧化
0.4
0.4
粗加工轻微氧化
0.6
0.6
粗加工严重氧化
0.8~0.85
0.8~0.85
铬镍铁合金
(Inconel):
0.3
0.1
抛光未氧化
金属和陶瓷材料的热辐射特性对照研究
金属和陶瓷材料的热辐射特性对照研究引言：热辐射特性是金属和陶瓷材料在高温环境下的重要性质之一。
研究金属和陶瓷材料的热辐射特性既能为工程应用提供指导，又能深入理解材料的热辐射本质。
本文将重点探讨金属和陶瓷材料的热辐射特性以及其对照研究。
一、热辐射特性的基础知识1. 热辐射的基本原理热辐射是所有物体在一定温度下发射的电磁辐射。
根据普朗克定律和斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的强度和温度之间存在关系，即斯特藩-玻尔兹曼定律描述了黑体辐射的能量密度与温度的关系。
2. 材料的发射率发射率是材料表面对于热辐射的吸收和发射能力的度量。
对于某一特定波长和入射角度的热辐射，材料的发射率介于0和1之间，其中0代表完全反射，1代表完全吸收。
二、金属和陶瓷材料的热辐射特性1. 金属材料的热辐射特性由于金属结构的电子云层对辐射的吸收较强，金属材料通常具有较低的发射率。
金属的自由电子导致了其在较低波长范围内的高反射性。
此外，金属的折射率随波长增加而减小，导致金属表面对于长波辐射有更高的吸收能力。
2. 陶瓷材料的热辐射特性陶瓷材料通常由非金属元素或化合物组成，其电子结构与金属不同，因此其热辐射特性也不同。
一般而言，陶瓷材料的发射率较高，因为它们对热辐射有较强的吸收能力。
此外，由于陶瓷中晶体颗粒的影响，其热辐射谱在可见光和近红外波段呈现出结构特征。
三、金属和陶瓷材料的热辐射对照研究1. 热辐射功率密度的对照研究金属材料的热辐射功率密度通常较低，这是由于其较低的发射率所致。
相比之下，陶瓷材料的热辐射功率密度较高，因为其发射率较高。
通过对比研究两种材料在相同温度下的热辐射功率密度，可以深入了解材料的能量转换效率差异。
2. 热辐射谱的对照研究金属和陶瓷材料的热辐射谱有所不同，金属的谱分布较为连续，呈现出波峰和波谷交替的特点，而陶瓷的谱通常较为离散且具有结构特征。
对比研究两种材料的热辐射谱可以帮助我们理解材料内部结构对热辐射行为的影响。
结论：金属和陶瓷材料的热辐射特性在某些方面有着明显的差异。
红外发射率 吸收率
红外发射率吸收率红外发射率和吸收率是研究红外物理学中常用的两个参数。
红外发射率是指物体发射红外辐射的能力，而吸收率是指物体吸收红外辐射的能力。
这两个参数在红外热辐射、红外成像等领域具有重要的应用价值。
红外辐射是指波长在0.78~1000微米的电磁波辐射。
物体在常温下都会发射红外辐射，其强度与物体的温度有关。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，物体的红外辐射功率与物体的表面温度的四次方成正比。
其中，红外发射率是一个介于0和1之间的数值，表示物体辐射红外能量的能力。
发射率为1的物体是完全黑体，能够以最大的强度发射红外辐射；而发射率为0的物体则是完全反射红外辐射的，不会发射任何红外能量。
红外发射率与物体的表面性质有关。
具有粗糙表面的物体通常具有较高的发射率，而具有光滑表面的物体通常具有较低的发射率。
这是因为粗糙表面的物体能够更好地吸收和发射红外辐射，而光滑表面的物体则能够反射大部分的红外辐射。
此外，物体的材料也会对发射率产生影响。
不同材料的红外发射率不同，如金属材料通常具有较低的发射率，而非金属材料通常具有较高的发射率。
与红外发射率相对应的是红外吸收率。
吸收率是指物体吸收入射红外辐射的能力。
吸收率与发射率有一定的关系，它们的总和不会超过1。
对于一个完全黑体来说，其发射率和吸收率都为1；而对于一个完全反射红外辐射的物体来说，其发射率和吸收率都为0。
红外发射率和吸收率的研究在红外热辐射和红外成像技术中具有重要的应用。
通过测量物体的红外发射率和吸收率，可以获得物体的温度信息。
在红外热辐射领域，通过测量物体发射的红外辐射，可以得到物体的表面温度分布，进而研究物体的热传导和热辐射特性。
在红外成像领域，通过测量物体吸收的红外辐射，可以得到物体的红外图像，实现对物体的无接触观测和识别。
除了在红外热辐射和红外成像中的应用，红外发射率和吸收率还在其他领域有着广泛的应用。
例如，在工业生产中，可以利用红外发射率和吸收率来控制物体的温度，实现温度的精确控制和调节。
红外发射率 吸收率
红外发射率吸收率红外发射率和吸收率是物体在红外辐射中的两个重要参数。
红外辐射是一种电磁辐射，具有比可见光更长的波长，无法被人眼直接观察到。
红外发射率是指物体在红外辐射下发射出的能量占总能量的比例，而吸收率则是指物体吸收红外辐射的能力。
红外发射率和吸收率是红外热成像技术中的重要参数。
红外热成像技术利用物体吸收和发射红外辐射的特性，通过红外相机将物体的红外辐射能量转化为可视化的图像。
这种技术在军事、工业、医疗等领域有着广泛的应用。
对于不同材料而言，其红外发射率和吸收率的数值是不同的。
一般来说，黑色物体的红外发射率较高，而白色物体的红外发射率较低。
这是因为黑色物体能更好地吸收红外辐射，而白色物体则能更好地反射红外辐射。
红外发射率和吸收率的数值范围在0到1之间，其中0表示完全反射，1表示完全吸收。
红外发射率和吸收率与物体的表面特性、材料成分以及波长有关。
例如，金属材料的红外发射率较低，而非金属材料的红外发射率较高。
这是因为金属材料具有良好的电导性，能够将红外辐射迅速传导到物体内部，使得物体的红外发射能量减少。
而非金属材料则相对较差，很大程度上保留了红外辐射能量。
红外发射率和吸收率对于红外热成像技术的应用至关重要。
准确的红外发射率和吸收率数值可以帮助我们更好地理解和解释红外图像。
例如，在工业领域，通过测量物体的红外发射率和吸收率，可以评估物体的热性能，检测异常情况，提前发现故障。
在医疗领域，测量人体组织的红外发射率和吸收率可以帮助医生诊断疾病，如乳腺癌、皮肤病等。
在红外热成像技术的应用中，我们需要注意的是，红外发射率和吸收率并不是固定不变的数值，而是随着物体表面特性和环境条件的变化而变化。
例如，物体表面的油脂、水汽、灰尘等会影响物体的红外发射率和吸收率。
因此，在进行红外热成像测量时，需要对物体表面进行清洁和处理，以保证测量结果的准确性。
红外发射率和吸收率是物体在红外辐射中的重要参数，对于红外热成像技术具有重要意义。
热辐射发射率
热辐射发射率热辐射发射率是物体辐射的一种性质，它描述了物体发射热辐射的能力。
热辐射是物体由于其内部热运动而产生的能量传播方式，它可以通过电磁波的形式传播。
热辐射发射率是物体发射的热辐射功率与黑体辐射功率之比。
在热辐射中，物体将热能以电磁波的形式辐射出去，这些电磁波的频率和能量与物体的温度有关。
根据普朗克辐射定律，物体发射的热辐射功率与频率呈正比，与温度的四次方呈正比。
而黑体是一种理想化的物体，它能够完全吸收所有进入它内部的辐射能量，并以最高效率地辐射出去。
因此，黑体的辐射功率是其他物体辐射功率的上限。
热辐射发射率是物体发射的热辐射功率与黑体辐射功率之比，用ε表示。
热辐射发射率的取值范围为0到1，其中0表示物体不发射热辐射，1表示物体是一个完美的黑体。
热辐射发射率与物体的性质有关，如材料的组成、表面的形态以及温度等。
不同材料的热辐射发射率会有所不同，这是由于材料的吸收和辐射特性不同所导致的。
例如，金属材料通常具有较低的热辐射发射率，而非金属材料通常具有较高的热辐射发射率。
此外，物体表面的形态也会对热辐射发射率产生影响。
粗糙的表面会增加物体的吸收能力，从而增加热辐射发射率。
温度是影响热辐射发射率的重要因素。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，物体的热辐射功率与温度的四次方成正比。
因此，随着温度的升高，物体的热辐射发射率也会增加。
这也是为什么高温物体看起来会发光的原因。
热辐射发射率在工程和科学研究中有着广泛的应用。
例如，在热辐射测温中，利用物体的热辐射发射率可以通过测量物体发射的热辐射功率来确定物体的温度。
此外，在材料的热辐射传热过程中，热辐射发射率也是一个重要的参数。
为了提高物体的热辐射发射率，可以采取一些措施。
例如，可以使用表面涂层来增加物体的吸收能力，从而提高热辐射发射率。
此外，通过控制物体的温度，也可以改变物体的热辐射发射率。
热辐射发射率是物体发射热辐射的能力的一个量化指标。
它与物体的性质、表面形态以及温度等因素密切相关。
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321 型，带 200-800 0.07-0.13 氧化锫 (93-427)
0.66-0.76
347 型，氧 600-2000 0.16-0.20 0.09 0.10 0.10 0.12 0.06 0.08 化 350 型 (316-1093) 200-800 (93-427)
0.87-0.91
674 (357)
0.27-0.32
0.06
321 型，抛 300-1500 100 (38) 100-500 (38-260) 1880-3140 (1027-1727) 32 (0) 77 (25) 100 (38) 212 (100) 100 (38) 500 (260) 0.28 (149-815)
0.18-0.49
0.12
0.05
低碳钢， 液体
0.28 0.08 0.80
0.64
钢，非氧化 212 (100) 钢，氧化 合金钢 301 型，抛 75 (24) 77 (25)
1110 (599) 0.78 0.21 0.95
900 (482)
未氧化 212 (100) 0.40 强氧化 性 40 (104)
光
0.27 0.57
(0.0005 on Ni) 抛光 "
200-700 (93-371) 100 (38) 500 (260)
0.06-0.07
200 (93) 0.20 薄板 940 (504) 212 (100) 212 (100) 212 (100) 440 (227) 1070 (577) 338 (170) 932 (500) 600 (316) Inconel 0.31 薄板
陶氏合 0.4-600 0.82 金 金 搪瓷 0.87 板材 (.0001) (–18-316)
1832 (1000) 0.19 100 (38) 500 (260) 0.04 0.06
1000 (538) 0.10 2000 (1093) 0.16 1000-2000 (538-1093) 0.59-0.86
1000 (538) 0.14 75 (24) 0.10
0.06 未氧化 212 (100) 红锈 0.04 铁锈 液体 铸铁 0.40 氧化 氧化 390 (199) 77 (25) 77 (25) 2760-3220 (1516-1771)
75 (24) 2910-3270 (1599-1793)
1112 (600)
0.87
含.0005 银的板 材
2372 (1300)
0.89
含.0005 银的板 材 抛光
未氧化 未氧化
77 (25) 0.02 212 (100) 932 (500) 390 (199) 1110 (599) 390 (199) 0.03 抛光 海恩斯 合金 C， 氧化 0.11 海恩斯 合金 0.19 25， 氧化
200-800 0.05
301 型，抛 450 (232)
1100-0 合金 24ST 合金
(93-427) 75 (24) 0.09
强氧化 性 液体 熟铁
482 (250)
0.95
光 301 型，抛 1740 (949) 0.55
2795 (1535) 0.29
光
303 型，氧 600-2000 77 (25) 660 (349) 100 (38) 100 (38) 0.94 0.94 0.35 0.28 化 (316-1093)
金属
材质 温度°F (°C) ε – 发射 率 材质 抛光 高度抛 氧化 392 (200) 光 0.90 轧制 粗糙 氧化 932 (500) 0.97 熔融 熔融 熔融 氧化 518 (270) 0.89 镀镍 温度°F (°C) 100 (38) 100 (38) 100 (38) 100 (38) ε –发射 率 0.03 0.02 0.64 0.74 材质 Monel， Ni-Cu1110˚ 1110 (599) 0.46 F 时氧化 镍 抛光 氧化 未氧化 未氧化 0.37 未氧化 未氧化 0.15 电解 电解 212 (100) 0.37 电解 电解 氧化镍 200-750 (93-399) 0.11-0.14 钯板 (.00005 200-750 (93-399) 100-500 on .0005 0.07-0.09 镍) 铂 0.02 " 100 (38) 500 (260) 0.05 0.05 200-750 (93-399) 0.16-0.17 100 (38) 100-500 (38-260) 77 (25) 212 (100) 932 (500) 0.05 0.31-0.46 0.05 0.06 0.12 温度°F (°C) ε –发射 率
合金 20-Ni， 24-CR， 55-FE， 20-Ni， 24-CR， 55-FE, 60-Ni， 12-CR， 28-FE,
1000 (538) 0.15 1970 (1077) 0.16 2230 (1221) 0.13 100-500 (38-260)
60-Ni， 氧化 12-CR， 1040 28-FE, 80-Ni， 20-CR， 氧化 80-Ni， 20-CR， 氧化 80-Ni， 20-CR， 氧化 铝 (560) 212 (100)
0.21
冷轧 接地片
200 (93) 1720-2010 (938-1099) 100 (38) 500 (260)
0.75-0.85 0.55-0.61 0.07 0.10
0.74 0.84
抛光片 " " 低碳钢，抛 光 低碳钢，光 滑
0.04
2190 (1199) 0.89 0.05 0.70 0.65 0.42-0.45
24ST，抛 75 (24) 0.09 钝色 光 钝色 合金 75 (24) 0.11 光滑 75ST 抛光 合金 75ST，抛 75 (24) 0.08 铅 光 铋，光面 176 (80) 0.34 铋，非氧 化 粗糙 77 (25) 0.05 氧化 1100˚F 时氧化 灰色氧 化 476 (247) 0.03 镁 抛光
" 1000˚F 900 (482) 0.61 时氧化 " 0.82 0.83
" " "
2000 (1093) 0.19 3600 (1982) 0.26 5306 (2930) 0.30 0.04 0.05 0.05 0.08
77 (25) 0.04 1000˚F 1000 (538) 时氧化 212 0.04 Monel， (100) 392 (200) Ni-Cu 77 (25) 0.02 Monel， 752 (400) Ni-Cu 77 (25) 0.95 Monel， 77 (25) 0.81 Ni-Cu 1112 (600) 212 (100) 932 (500) 250 (121) 500 (260) 212 (100) 572 (300) 932 (500) 0.81 Monel， Ni-Cu 68 (20) 0.79 氧化
200-700
0.11 海恩斯 600-2000 Ni) 合金 X， 0.85-0.88 (316-1093) 银 氧化 0.19 Inconel 1000 (538) 0.28 薄板 Inconel 1200 (649) 0.42 板
on 0.0005 (93-371)
0.10-0.18
1110 (599)
0.01 0.02
1400 (760) 0.58
" " 钢来自1000 (538) 0.03 2000 (1093) 0.03
Inconel 0.09 X，抛光 75 (24) Inconel 0.18 B，抛光 75 (24) 铁 0.09 氧化 氧化 氧化 212 (100) 930 (499)
0.19
0.15-0.37
710 (377)
0.04 钼 " " 0.03 " "
0.44-0.51
530 (277)
1000 (538) 0.11 2000 (1093) 0.18
0.09-0.16
68 (20) 0.07 1000˚F 600 (316) 68 (20) 0.40 时氧化 " 392 (200) 1000˚F 700 (371) 0.61 时氧化 " (400) 0.60 1000˚F 800 (427) 时氧化
450 (232)
0.57
1740 (949) 0.66 200-800 (93-427)
铋，非氧 212 化 黄铜 73% Cu， 27% Zn， 抛光 73% Cu， 27% Zn， 抛光 62% Cu， 37% Zn， 抛光 62% Cu， 37% Zn， 抛光 83% Cu， 17% Zn， 抛光 冰铜 磨光为 棕色 Cu-Zn， 氧化黄 铜 (100)
0.03
氧化镁 汞
0.18-0.27
494 (257)
" 0.03 " "
350 型，抛 300-1800 光 (149-982)
0.11-0.35
446 型，抛 300-1500 光 17-7 PH 型 17-7 PH 型 抛光 300-1500 (149-815) (149-815) 200-600 (93-316)
铬，抛光
0.06
钴，非氧 932 化 (500)
0.13
钴，非氧 1832 化 (1000)
0.23
钴，非氧 1500 化 (816)
0.19
钴，非氧 2000 化 铜 (1093)
0.24
氧化亚 铜 氧化亚 铜 氧化亚 铜 黑色，氧 化 蚀刻 冰铜 粗抛光
100 (38) 0.87 500 (260) 1000 (538)
锡，非氧化 77 (25) " 马口铁，光 212 (100) 76 (24) 212 (100)