油漆的颜色对散热器有影响吗?


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热量通过传导,对流和辐射离开散热器。我被告知,黑色表面最适合辐射热量,因此许多散热器都是黑色的。但是它们也有散热片。大型散热器上有很多大型散热片。因此,对流似乎很重要。

那么,如果出于美学原因我必须将散热器涂成亮白色,会发生什么?当然,白色是反射热辐射的最佳颜色。那会像铝箔包裹的火鸡一样将热量反射回内部吗?有人可以猜测效率的损失或必要的补偿性评级提高吗?

PS家用散热器为白色。

PPS 散热器术语“材料表面处理”意味着什么?并没有完全回答。


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在机械工程中,这可能会更好,因为这确实是流体/热动力学问题。但是辐射效率比对流效率低得多。因此,散热片的设计,形状和气流对热流的影响远大于油漆的颜色。
凯尔·亨特

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关于这个主题有很多话要说,因为一切都有影响力(一点点)。厚厚的水垢确实会在加热元件周围形成障碍。您知道用于红外线加热的电气墙板吗?它们只是被加热的一大块金属。制造商说,它可以涂成各种颜色,而不会影响效率。中央供暖系统中的散热器也涂有油漆。那没有影响。因此,继续使用适合高温的涂料,但不要在其上涂上厚层。

如果您有很多需要白色的散热器,则可以联系Phanteks或Alpenföhn之类的人,他们用白色散热器制造CPU散热器,并就使用它们的工艺达成协议。
安德鲁·莫顿

根据Stefan-Boltzmann定律,在室温(〜300 K)下,峰值发射约为10 um。在这种频率下,任何涂料都是“黑色”的,甚至是白色的,除了一些有光泽的金属涂料之外。
Ale..chenski

Answers:


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请勿喷涂散热器。油漆层将充当金属和空气之间的绝缘体,从而降低其散热能力。

对散热器进行阳极氧化几乎没有什么问题。阳极氧化层比油漆薄得多(例如,铝的厚度为几微米),因此它的热阻要比油漆低得多。

除非不同颜色的油漆比其他颜色更稀或更浓,或者散热器暴露在直射的阳光下,否则油漆的颜色不会对冷却产生重大影响。


那家用散热器呢?它们是从工厂喷漆而来的,我认为这就像厚厚的搪瓷。当然,没有什么比阳极氧化更聪明了。
Paul Uszak'17-10-11

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家用散热器(尽管有名称
史蒂夫·梅利尼克诺夫

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@PaulUszak,如果没有油漆,散热器将过于高效,因此人们触摸它可能会烫伤。因此,此处的绝缘效果是有意的。
西蒙·里希特

2
还:美学
AC

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@SteveMelnikoff,电子设备中的散热器通过完全相同的机制将热量从铸铁散热器传递到我卧室的空气中,从而将热量传递到周围的空气中。空气接触散热器/散热器,并通过传导吸收热量。然后,热空气移开,以便更多的冷空气可以代替它。空气流动的机制可以是对流(如果是被动散热器,或者如果我关闭卧室的吊扇),也可以通过风扇强制通风。
所罗门慢传

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是的,黑色具有最高的发射率(它也吸收了最佳的辐射互易性或基尔霍夫热辐射定律)。请注意,它必须在相关波长处为“黑色”,而不一定与可见光谱中的黑色相对应。

这意味着,如果发射率接近1(黑体),则辐射热传递将达到最大。如果您的散热器“看到”的大部分是较凉的东西,则散热效果会更好;如果看到较热的东西,则也不会冷却。

但是,与传导传热相比,辐射传热通常并没有那么重要,对流传热(通常对于正常环境下的半导体散热器而言最重要)。因此,与空气动力学如何在鳍片上流动以及热量如何传导到鳍片的流体动力学设计相比,颜色通常并不是那么重要。鳍片主要“看见”其他鳍片,因此辐射的影响甚至更少。

设计电子产品的那些人存在例外情况,这些电子产品必须在真空和/或空间或非常高的海拔下生存,并且如果散热片(或所见物体)非常热,辐射会变得更加重要(第四功率)温度)。

从加热器,白炽灯或真空管的直接视线来看,发亮的(低发射率)散热器可能更好的示例情况是调压器散热器。

您喜欢的任何颜色的染料都可以在阳极氧化时使用,也可以根本不使用,这称为“透明”阳极氧化。通常,氧化的铝(不是涂层)是很薄的绝缘层,但是在某些情况下,它的厚度可以超过几密耳。


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编辑:让我们做一个包络线计算,看看有多大的辐射。我假设使用Aavid Thermalloy 的型号530002B02500G散热器。它具有每瓦2.6摄氏度的自然对流额定值,我认为该额定值比环境温度高70摄氏度。

因此,如果您的环境温度为25摄氏度,而散热器的温度为95摄氏度,那么总耗散功率将为27W。

其中有多少是由于辐射引起的?我们可以将散热器(仅用于辐射耦合*)视为一块尺寸为64mm x 25mm x 42mm(忽略凹口)的块,其表面积为0.011平方米。

辐射引起的热损失(假设发射率为1)为

q=σA(TH4TC4)σ是斯忒藩-玻耳兹曼常数〜5.7E-8(和温度以开尔文)

替代这些值,由于在95摄氏度的散热器温度和25摄氏度的环境温度下的辐射,我们得到的热流为6.4 W,因此,在使辐射损失最大化的最佳条件下,由于辐射导致的热量不足25%。我们更有可能进行强制对流,并且辐射热损失再次减少。靠近立方体的散热器也会由于辐射而减少热损失。不足以忽略不了,但不是主导。

  • 对于辐射,散热器的卷积大部分会“看到”其他散热器表面,因此,外部尺寸的一部分对于辐射是正确的(近似为一)。实际上,它们的作用是使有效发射率比表面本身更接近1.0,因为某些未被吸收的光会反弹到其他表面并获得另一种被吸收的机会(反之亦然,对于热量-但更容易想象吸收光,因为我们可以看到可见光,而看不到散热器在合理温度下发出的红外波长-如果您的散热器发出红色,黄色或蓝白色,则您可能还有其他问题)。

并不是那么重要吗(对于非星际散热器),您是否可以停球?少于50%?
Paul Uszak'17-10-11

在市场上可以买到专门为您的房屋供暖的散热器而制造的白色涂料是有原因的...
PlasmaHH 2017年

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在相关波长的“黑色”为+1,[不一定]对应于可见光谱中的黑色。”
owjburnham

1
好的,根据我的计算,您需要大约470 K的散热器温度才能辐射大约25瓦。您不想在黑色散热器(除了白炽灯旁边)放一个黑色的散热器,如果散热器暴露在阳光下。
George Herold

2
@Matt我可能是错的,但是我认为他的意思是仅仅因为某些东西在人眼看来是黑色的(吸收可见辐射)并不意味着它在吸收(例如)红外辐射方面同样好。因此,如果没有比肉眼更进一步的证据,它不一定就可以充当“黑体”。因此,除了可见光谱以外,不是“黑体”意义上的“黑”。
John D

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我曾经出售包括热管理涂料在内的高性能涂料,但这绝不是一个简单的问题。例如,一个供应商制造了两种涂料,它们都是磨砂黑,建议干膜厚度小于两千埃,一种设计为绝缘体,另一种设计为散热涂料。推荐的用例分别是排气集管和制动钳。

我确实有散热器涂层,并做了一些实验,发现在低温差下,裸露的散热器效果最好,其次是绝缘散热器,而辐射涂层最差。在高温差异下,发射涂层表明它的性能优于裸金属,而绝缘涂层在减慢传热方面也变得更加有效。

我还试用了其他涂料,例如常规涂料,它们一直是绝缘体,直到着火为止;还有厚的绝缘涂料,直到它融化,才是最好的绝缘体。

结论:这取决于您的温度,所需的热传递和其他因素,哪种涂料最适合您的需求,但是使用标准涂料永远不会帮助散热片。


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有光泽的金属表面是极其在反映良好,在发射辐射极差。 用它们涂的任何东西(几乎任何东西)都会改善散热效果。

黑色表面会更好地吸收阳光,因为阳光中的大部分能量都在可见光谱范围内或附近。但是,除非您的散热器过热到会发光,否则它不会在可见光谱中发出大量辐射,因此它对眼睛的颜色是完全不相关的。

未封装在反射容器中的被动通风散热器会发出大量辐射。抱歉,我手边没有这个数字,但是还不到50%。对于相同颜色的平行散热片,辐射通过吸收来平衡,因此内部散热片的颜色无关紧要,但对于裸露的表面而言则很重要。

因此,您会发现计算机内部的强制通风散热器通常没有黑色阳极氧化引脚。

无论如何,裸露的铝散热器都必须进行涂漆/阳极氧化,以防止腐蚀,否则,您必须包括“请勿在1000码的海边使用”之类的说明。


3

您可能正在寻找的特性是发射率。

有3个主要的热量传递过程:

  • 传导(材料内部的热传导)
  • 对流(通过加热的材料移动产生的热量)
  • 辐射

这些过程中每个过程的有效性都取决于所讨论的材料和环境温度。总热流是空气/散热器边界处每个过程的热流之和。

辐射热流量分量正比于表面的发射率,温度到第四,和有效表面积。

看看这个方便室温发射率清单

发射率最高的是冰,水,玻璃,石灰石和油漆(包括白色)。请注意,所有这些都不是黑色的。实际上,除了抛光金属外,所有材料似乎都具有接近理想的发射率。

同样,如在大多数其他答案中所指出的那样,一层油漆将充当出色的绝缘体(用于散热片内部的传导)。


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请勿喷涂散热器,因为它会散发热量,因为您将在散热器上覆盖一层额外的涂层。黑色散热器在散发热量方面表现更好,但优势很小。

如果您使用风扇吹动散热器,那么颜色并没有多大关系。


0

“我被告知,黑色表面最适合辐射热量”

那是不对的。黑色物体比有色物体吸收的辐射光谱更广,但其本身的颜色对辐射器的效率没有影响。许多散热器都是黑色的,因为黑色阳极氧化是一种低成本的工艺,可防止氧化和腐蚀。顺便说一句,它也是绝缘体,因此,如果晶体管与其散热器进行电接触很重要,那么您就不能仅依靠物理接触。


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辐射效率与吸收效率相同。他们是一样的东西。
大卫

@david但是,辐射效率仅在物体足够热以辐射大量热量时才重要-例如,炽热的热量。
duskwuff -inactive

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@duskwuff,不,它不必发烫。例如,在太空中,绝大部分的热量损失/增益将通过辐射产生,因此,散热片在太空中的颜色或重要的真空度将通过辐射产生。
RJR

2
@duskwuff 如果以适当的波长查看它们,大多数事物都会发光。请参阅“热像仪”中的简单示例...
Paul Uszak

1
这是绝对正确的。发射率是材料的属性,不取决于其颜色。我进行了实验,验证了白色散热片的散热效果比裸铝散热效果好得多。同样地,阳极氧化散热器辐射远好于裸铝,而不是因为阳极氧化处理的散热器通常是染成黑色,但由于三氧化二铝具有比铝金属高得多的辐射率
user28910

0

它取决于涂料的导热率和辐射...

如果您得到了辐射良好的油漆,则可以在其中混合一些颗粒以增加表面积……用铝制成的一些大金属锯末就可以了。


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黑色表面比等效的白色表面在吸收发射方面都更好。最佳的颜色选择取决于散热器周围的环境。如果在寒冷的黑暗环境中,请使用黑色散热器。如果预期设备会遇到明亮的环境或辐射热,请使用白色散热器。


我们是否不必假设散热器的温度>环境温度?否则,由于热量仅沿一个方向传播,这有什么意义?
保罗·乌萨克

是的,但重要的是附近是否有辐射热源(阳光或高温表面),而不是空气温度。我已经编辑了答案以澄清这一点,谢谢。
TopCat
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