计算柴炉辐射热输出。
输入炉具表面温度、辐射面积、表面材料和室温。计算器评估斯特藩-玻尔兹曼定律:Q = ε·σ·A·(Ts⁴ − Ta⁴),其中σ = 5.67×10⁻⁸瓦/平方米·开尔文⁴,两个温度均转换为开尔文。输出随绝对温度四次方增长:将同一1.5平方米铸铁表面从150°C升至250°C,净辐射从约1,994瓦增至约5,455瓦,接近三倍。
发射率衡量表面接近理想辐射体的程度:铸铁0.95,皂石0.90,裸钢0.70。仅材料本身就相差数百瓦——在250°C表面、室温20°C条件下,1.5平方米的铸铁辐射约5,455瓦,而钢材仅约4,020瓦,相同几何形状和温度下相差26%。
1米处的强度将输出除以半球面(Q ÷ 2π,本例约868瓦/平方米),因为炉具主要向前方辐射。舒适距离则求解辐射通量降至10 × (43°C − 室温) 瓦/平方米时的半径,以43°C作为长时间舒适暴露的阈值温度——本例炉具在20°C室温下约为1.94米。
每种材料的发射率在0到1之间,描述其与理想黑体相比的辐射效率。铸铁为0.95,接近理想值;皂石为0.90;裸钢为0.70,反射更多、辐射更少。在斯特藩-玻尔兹曼方程中,发射率乘以其他所有参数,因此将同一热表面从铸铁换成钢材,辐射输出减少约四分之一。
它是辐射通量降至43°C与室温之差每摄氏度10瓦/平方米的阈值时的半径。在20°C室温下,该阈值为230瓦/平方米。由于阈值随室温升高而缩小,同一台炉具在已经较暖的空间中会投射更大的舒适半径:在30°C时,允许通量减半至130瓦/平方米,计算距离增加约三分之一。
辐射随绝对温度的四次方增长,因此收益迅速叠加。将本例表面从150°C(423开尔文)升至250°C(523开尔文),Ts⁴项增加约2.3倍,扣除室内反向辐射后,净输出从约1,994瓦升至5,455瓦。这也是过热发光的炉具向附近表面散热量远超正常工作范围内炉具的原因。