散热

该部分将介绍如何将物体的热量散发出去。通常绝大部分热量会被直接散到相邻的流体（例如空气和水）中，该方法被称为对流传热；而对于卫星等位于真空中的设备，就只能使用辐射传热。

对流传热（Convection heat transfer）

即发热物体与流体直接接触，其中又分为自然对流与强制对流两种情况：

自然对流（Natural / Free convection）

流体移动完全由温度差造成，没有外界因素影响。在物体附件被加热的流体密度会变低，从而上升，并由周围的低温流体填充其缺位，从而形成对流。
强制对流（Forced convection）

通过风扇，泵等方法强制形成对流，效率高于自然对流。

对流又分为层流和湍流两种形式：

对流下的热传递功率可通过以下公式计算，该公式被称为牛顿冷却定律：

\[ P = hA \times \Delta T \]

对流热传递系数的值不是固定的，而是与流体的性质、流速，接触面特征等多种情况相关。

对流形式	\(h\)
层流	\(3.9(\frac{V}{L})^{0.5}\)
湍流	\(5.5(\frac{V^{4}}{L})^{0.2}\)

即通过电磁波/光的形式将热量传递到存在温度差的另一物体上。注意，只要物体间的介质不是不透光的，那么就会存在辐射传热，而在真空中则仅存在辐射传热。

假设物体被另一封闭物体完全包裹，那么其热传递功率为：

\(\epsilon\)：表面发射率，即物体发射的能量与同温度黑体辐射能量的比

材质表面发射率

铝箔 0.05

抛光铝 0.03

阳极氧化铝 0.84

抛光铜 0.03

氧化铜 0.5～0.8

黑色油漆 0.97

白色油漆 0.93

白纸 0.9

雪 0.97
\(\sigma\)：斯特藩-玻尔兹曼常量（Stefan-Boltzmann constant），值约为 \(5.67 \times 10^{-8} W/m^{2} \cdot K^{4}\)，代表黑体表面的单位面积的辐射功率
\(T_{s}, T_{sf}\)：物体和环绕物体的封闭物体（类似烤盘和烤箱）的温度，单位为开尔文（\(K\)），即摄氏度 \(+ 273.15\)

\[ P = \epsilon \sigma A (T_{s}^{4} - T_{sf}^{4}) \]

转换为冷却定律的形式后为：

\[ h_{rad} = \epsilon \sigma (T_{s}^{2} + T_{sf}^{2})(T_{s} + T_{sf}) \\ P = h_{rad} A (T_{s} - T_{sf}) \]

其中 \(h_{rad}\) 也被称作辐射热传递系数（Radiation heat transfer coefficient）。

对于环绕物体的封闭物与发热物体周围环境温度不同的情况（常见于高热物体），可以使用周围环境温度作为中间参考：

\[ P = \frac{\epsilon \sigma (T_{s}^{4} - T_{sf}^{4})}{T_{s} - T_{sr}} A (T_{s} - T_{sr}) \]

转换为冷却定律的形式后为：

\[ h_{rad}^{'} = \frac{\epsilon \sigma (T_{s}^{4} - T_{sf}^{4})}{T_{s} - T_{sr}} \\ P = h_{rad}^{'} A (T_{s} - T_{sr}) \]

对流形式	\(h\)
层流	\(1.4(\frac{T_{s} - T_{air}}{L})^{0.25}\)
湍流	\(1.1(T_{s} - T_{air})^{1/3}\)