兩個溫度不同且互不接觸的物體之間通過電磁波進行的換熱過程，是傳熱學的重要研究內容之一。
構成封閉系統（見熱力系統）的兩個灰體（見黑體和灰體）表面間的輻射換熱量Q12可以用斯忒藩-玻耳茲曼定律表示：
式中
為黑體輻射常數，又稱斯忒藩-玻耳茲曼常數；
A
1為表面1的面積；
T
1、
T
2為表面1、2的熱力學溫度；
F
12為表面1、2間的輻射換熱系數：
式中
ε
1、
ε
2為表面1、2的
黑度；
F
12、
F
21為
輻射角系數。對於兩個無限大平行平板，
F
12＝
F
21＝1；對於兩個同心圓球或兩個同軸無限長圓柱，若其內外壁表面積分別為
A
1、
A
2，則
F
12＝1，
。當
ε符號
時，
ε符號
；其他各種情況下，
F
12值的計算式可從有關手冊查出。
輻射換熱是各種工業爐、鍋爐等高溫熱力設備中重要的換熱方式。常見的問題有兩類：固體表面間的輻射換熱，取決於輻射角系數F和黑度ε值；固體表面間夾有氣體的輻射換熱，除F和ε值外，還與氣體夾層厚度及其黑度有關。
固體輻射 實驗表明，除瞭高度磨光的半球狀金屬表面的平均黑度為其法向黑度的1.2倍外，其他工程材料的黑度值多可近似認為與方向無關，而隻與物質種類、表面溫度和表面狀態有關。①表面光滑的導體的黑度很小，基本上與溫度成正比；②介電質的黑度比導體黑度高得多，且與溫度成反比；③大多數非金屬在低溫時的黑度都高於0.8；④鋼鐵的黑度隨氧化程度和表面粗糙度的不同有很大的變化。
火焰輻射 火焰的輻射和吸收是在整個容積中進行的。火焰一般由雙原子氣體(N2、O2、CO)、三原子氣體(CO2、H2O、SO2)和懸浮固體粒子（炭黑、飛灰、焦炭粒子）所組成。其中N2和O2對熱輻射是透明的，CO等的含量一般很低，因此火焰中具有輻射能力的成分主要是 H2O、CO2和各種懸浮的固體粒子。對於燃油，發光火焰輻射主要靠炭黑；對於煤粉，發光火焰輻射主要靠焦炭粒子，發光火焰輻射力一般比透明火焰大2～3倍。計算輻射換熱通常要求得到火焰總黑度。它與平均有效射程和輻射減弱系數有關。各種形狀容積的發射氣體的平均有效射程可用下式近似計算
其中
V
g和
F
g分別為氣體容積和界表面積，下標"g"表示高溫氣體或火焰。對於三原子氣體和各種懸浮粒子，各自的輻射減弱系數均有相應的經驗公式。火焰的總輻射減弱系數
K可近似地認為等於
、
、
K
灰、
K
焦炭等項減弱系數之和。根據
S和
K就可計算火焰的總黑度
。如近似地認為火焰界面上
ε
g處處相同，則火焰本身對外輻射總功率
。在工程設計中，爐膛輻射換熱計算常按下述模型進行：①假設爐內各物理量如火焰和固壁溫度都均勻，計算結果也是某種平均值。這種模型比較粗糙，但計算簡單；②考慮火焰和受熱面是非等溫的。常用的數學模型有赫太爾分區計算法、蒙特卡洛法和斯波爾丁通量法。前兩種計算法立足於聯合求解輻射換熱的積分方程，並且假設流動和燃燒情況為已知；而通量法則是通過對過程的偏微分方程組作一定的簡化，然後聯立求解方程組得出速度場、濃度場、溫度場和熱流場。