題:
油漆的顏色對散熱器有影響嗎?
Paul Uszak
2017-10-11 05:48:20 UTC
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熱量通過傳導,對流和輻射離開散熱器。我被告知,黑色表面最適合輻射熱量,因此許多散熱器都是黑色的。但是它們也有散熱片。大型散熱器上有很多大型散熱片。因此,對流似乎很重要。

那麼如果出於美學原因我必須將散熱器塗成亮白色,會發生什麼?當然,白色是反射熱輻射的最佳顏色。那會像鋁箔包裹的火雞一樣將熱量反射回內部嗎?有人可以猜測效率的下降或必要的補償性評級提高嗎?

P.S。家用散熱器是白色的。

P.P.S。“材料表面處理”在散熱器術語中意味著什麼?並不能完全回答問題。

在機械工程中,這可能會更好,因為這確實是流體/熱力學問題。但是輻射效率比對流效率低得多。因此,散熱片的設計,形狀和氣流對熱流的影響遠不止於油漆顏色。
關於這個主題有很多話要說,因為一切都有影響力(一點點)。厚厚的水垢確實會在加熱元件周圍形成障礙。您知道用於紅外線加熱的電氣牆板嗎?它們只是被加熱的一大塊金屬。製造商說,它可以塗成各種顏色而不會影響效率。中央供暖系統中的散熱器也塗有油漆。那沒有影響。因此,請繼續使用適合高溫的油漆,但不要在上面塗上厚層。
如果您有大量需要白色的散熱器,則可以聯繫Phanteks或Alpenföhn之類的人,他們用白色散熱器製造CPU散熱器,並就使用其工藝達成協議。
根據Stefan-Boltzmann定律,在室溫(〜300 K)下,峰值發射約為10 um。在這種頻率下,除了某些發亮的金屬塗料外,任何塗料都是“黑色”,甚至是白色塗料。
十 答案:
duskwuff -inactive-
2017-10-11 06:13:48 UTC
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請勿噴塗散熱器。油漆層將充當金屬與空氣之間的絕緣體,從而降低其散熱能力。

陽極氧化散熱器的問題不大。陽極氧化層比油漆薄得多(例如,鋁的厚度為幾微米),因此它的熱阻要比油漆低得多。

除非不同顏色的油漆比其他顏色更薄或更厚,或者散熱器暴露在陽光直射下,否則油漆的顏色不會對冷卻產生重大影響。

那家用散熱器呢?它們是從工廠噴漆而來的,我認為這就像厚厚的搪瓷。當然,沒有什麼比陽極氧化更聰明了。
家用散熱器(儘管有名稱)通過對流加熱房間:https://en.wikipedia.org/wiki/Radiator_(加熱)
@PaulUszak,如果沒有油漆,散熱器將*太**高效,因此觸摸它的人可能會燙傷。因此,此處的絕緣效果是有意的。
還:美學
-1
您不能安全地歸納出重要的顏色。在低氣壓和低空氣流量的情況下,熱輻射變得更加明顯,因此,散熱器主體的顏色也將顯著升高。
〜這就是為什麼您臥室中的鑄鐵供暖設備被稱為“導體”而不是“散熱器”的原因????由於散熱器的散熱面積較小,與散熱器的體積相比,與設備散熱器相比,散熱器的直接輻射進行的能量傳遞非常高。除非您有拋光的金屬散熱器。
Spehro Pefhany
2017-10-11 07:43:15 UTC
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是的,黑色具有最高的發射率(它還吸收了最佳的輻射互易性或基爾霍夫熱輻射定律)。請注意,它必須在相關波長處為“黑色”,而不一定與可見光譜中的黑色相對應。

這意味著,如果輻射率接近1(黑體),則輻射熱傳遞將達到最大。如果您的散熱器“看到”大部分較涼的東西,則會有更好的冷卻效果;如果看到較熱的東西,它也不會冷卻。

然而,與傳導傳熱相比,輻射傳熱通常並沒有那麼重要,對流傳熱(通常對於正常環境下的半導體散熱器而言最為重要)。因此,與空氣動力學如何在鰭片上流動以及熱量如何傳導到鰭片的流體動力學設計相比,顏色通常並不那麼重要。鰭片主要“看見”其他鰭片,因此輻射的影響甚至更少。

我們中那些設計必須在真空和/或太空或非常高的海拔中生存的電子設備的人存在例外,如果散熱片(或所見物體)非常熱,輻射會變得更加重要(溫度的4次方)。

從加熱器,白熾燈或真空管的直接視線來看,發亮的(低發射率)散熱器可能更好的示例情況是調壓器散熱器。

您喜歡的任何顏色的染料都可以在陽極氧化時使用,也可以根本不使用,這稱為“透明”陽極氧化。通常,氧化的鋁(它是not塗層)是一個非常薄的絕緣層,但在某些情況下,它的厚度可以超過幾密耳。


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編輯:讓我們做一個包絡線計算,以查看有多大的輻射。我假設使用Aavid Thermalloy的型號 530002B02500G散熱器。它具有每瓦2.6攝氏度的自然對流額定值,我認為該額定值比環境溫度高70攝氏度。

因此,如果您的環境溫度為25攝氏度,而散熱器的溫度為95攝氏度,那麼總耗散功率將為27W。

其中有多少是由於輻射?我們可以將散熱器(僅用於輻射耦合*)視為尺寸為64mm x 25mm x 42mm(忽略凹口)的塊,其表面積為0.011平方米。

由於輻射造成的熱損失(假設輻射率為1)為

\ $ q = \ sigma A(T_H ^ 4-T_C ^ 4)\ $,其中\ $ \ sigma \ $是Stefan-Boltzmann常數〜5.7E-8(溫度單位為開爾文) >

代入這些值,我們得到的熱流為6.4W,這是由於在95攝氏度的散熱器溫度和25攝氏度的環境溫度下的輻射所致,因此,在使輻射損失最大化的最佳條件下,由於輻射而導致的熱量不足25%。我們進行強制對流的可能性更大,輻射熱損失也再次減少。靠近立方體的散熱器也會由於輻射而減少熱損失。不足以忽略不了,但不占主導地位。

    對於輻射,散熱器的迴旋大部分會“看到”其他散熱器表面,因此,外部尺寸的一部分對於輻射是正確的(近似為一)。實際上,它們的作用是使有效發射率比表面本身更接近1.0,因為一些未被吸收的光會反彈到其他表面並獲得另一種被吸收的機會(反之,對於輻射熱量-但更容易想像吸收光,因為我們可以看到可見光,而看不到散熱器在合理溫度下發出的紅外波長-如果您的散熱器發出紅色,黃色或藍白色,則您可能還有其他問題)。
_不是那麼重要_您是否可以將其停泊(用於非星際散熱器)?小於50%?
在市場上可以買到專門為您的房屋采暖散熱器的白色塗料是有原因的。
在相關波長的“黑色”為+1,[不一定]對應於可見光譜中的黑色。”
-1
好的,根據我的計算,您需要大約470 K的散熱器溫度才能輻射大約25瓦。您不希望有一個黑色散熱器(除了白熾燈旁邊)是散熱器是否暴露在陽光下。
“在相關波長處它必須是“黑色”,不一定與可見光譜中的黑色相對應。”這是沒有道理的。黑色僅針對可見光譜定義。
@Matt查找“黑體”,這是Spehro使用的“黑”感。
@JohnD是的,我對黑體很熟悉,但是他似乎並沒有談論黑體,因為黑體在所有波長下都是黑體,否則它不是黑體。除非您說的是在某些波長下類似於黑體的東西,但在其他波長下卻不是?我什至不知道那意味著什麼。
-1
@JohnD啊,我認為您是對的。
實際表面積將比相同尺寸的立方塊高得多,因為它的形狀為分形。但是,這可能是一個謬論,您可能要解釋一下,即輻射熱量不需要通過碰到散熱器的另一部分而重新吸收。因此,您的答案是正確的,但不夠清晰。
@CJDennis好的,添加了一些單詞以嘗試澄清。
hildred
2017-10-11 21:29:30 UTC
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我曾經出售包括熱管理塗料在內的高性能塗料,但這絕不是一個簡單的問題。例如,一個供應商製造了兩種塗料,它們都是磨砂黑,建議乾膜厚度小於兩千埃,一種設計成絕緣體,另一種設計成散熱塗料。推薦的用例分別是排氣集管和製動鉗。

我確實有散熱片塗層,並做了一些實驗,發現在低溫差下,裸露的散熱片效果最好,其次是絕緣散熱片,而輻射塗層最差。在高溫差下,發射塗層表明它的性能優於裸金屬,而絕緣塗層在減慢傳熱方面也變得更加有效。

我還試用了其他塗料,例如常規塗料,它們一直都是絕緣體,直到著火為止;還有厚的絕緣塗料,直到它融化,它才是最好的絕緣體。

結論:這取決於您的溫度,所需的熱傳遞和其他因素,哪種塗料最適合您的需求,但是使用標準塗料永遠不會幫助散熱片。

david
2017-10-11 09:10:59 UTC
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發光的金屬表面極其能很好地反射,而輻射卻極差。用任何東西(幾乎所有東西)塗漆都會改善熱輻射。

塗黑的表面將更好地吸收陽光,因為陽光中的大多數能量都在可見光譜內或在可見光譜附近。但是,除非您的散熱器過熱到會發光,否則它不會在可見光譜中發出大量輻射,因此它對眼睛的顏色完全不相關。

未封裝在反射容器中的被動通風散熱器會發出大量輻射。抱歉,我手邊沒有這個數字,但是還不到50%。對於相同顏色的平行散熱片,輻射通過吸收來平衡,因此內部散熱片的顏色無關緊要,但是對於裸露的表面而言則很重要。

由於這個原因,您會發現計算機內部的強制散熱片通常沒有黑色陽極氧化引腳。

無論如何,裸露的鋁散熱器都必須進行塗漆/陽極氧化,以防止腐蝕,否則,您必須包括“請勿在1000碼的海邊使用”之類的說明。

mic_e
2017-10-11 12:18:11 UTC
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您可能要尋找的特性是發射率。

有3個主要的熱量傳遞過程:

  • 傳導(材料內部的熱傳導)
  • 對流(通過加熱的材料移動產生的熱量)
  • 輻射

每個過程的有效性取決於所討論的材料和環境溫度。總熱流是空氣/散熱器邊界處每個過程的熱流之和。

輻射熱流分量與表面的發射率,至第四點的溫度以及有效表面積成正比。

在室溫上查看此便捷列表的發射率

最高的發射率出現在冰,水,玻璃,石灰石和油漆(包括白色)中;請注意,所有這些都不是黑色的。實際上,除了拋光金屬外,所有材料似乎都具有接近理想的發射率。

此外,正如大多數其他答案所指出的那樣,一層油漆將充當一個很好的絕緣體(用於散熱片內部的傳導)。

Jason Han
2017-10-11 06:52:24 UTC
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請勿噴塗散熱器,因為散熱器將散佈一層額外的塗層,因此散熱效率會降低。黑色散熱器在散發熱量方面表現更好,但優勢很小。

如果您使用風扇吹動散熱器,那麼顏色其實並不重要。

J. Doe
2017-10-11 14:52:54 UTC
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這取決於油漆的熱導率和輻射...

如果您的塗料輻射良好,可以將其中的一些顆粒混合在一起以增加表面積……鋁製的一些大金屬鋸末可以起到作用……

TopCat
2018-05-30 18:58:06 UTC
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黑色表面比同等的白色表面都吸收更好。最佳的顏色選擇取決於散熱器周圍的環境。如果在寒冷的黑暗環境中,請使用黑色散熱器。如果曾期望設備會遇到明亮的環境或輻射熱,請使用白色散熱器。

我們是否不必假設散熱器的溫度>環境溫度?否則,由於熱量僅沿一個方向傳播,這有什麼意義?
是的,但重要的是附近是否有輻射熱源(陽光或熱表面),而不是空氣溫度。我已經編輯了答案以澄清這一點,謝謝。
AnalogKid
2017-10-11 07:15:05 UTC
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” 我被告知,黑色表面最適合散發熱量 “

那是不正確的。與有色物體相比,黑色物體吸收的輻射光譜更廣,但其本身的顏色對輻射器的效率沒有影響。許多散熱器都是黑色的,因為黑色陽極氧化是一種低成本的過程,可防止氧化和腐蝕。順便說一句,它也是絕緣體,因此,如果晶體管與其散熱器進行電接觸很重要,那麼您就不能僅依靠物理接觸。

輻射效率與吸收效率相同。他們是一樣的東西。
-1
@duskwuff,不,它不必發燙。例如,在太空中,絕大部分的熱量損失/增益將通過輻射產生,因此,散熱片在太空或真空中的顏色非常重要。
@duskwuff如果您在適當的波長下觀看它們,大多數事物會發光。有關簡單示例,請參見“熱像儀”。
這是絕對正確的。發射率是材料的屬性,不取決於其顏色。我進行了實驗,驗證了白色散熱片的散熱效果比裸鋁散熱效果好得多。同樣,陽極氧化的散熱片比裸露的鋁要好得多,這不是因為陽極氧化的散熱片通常被染成黑色,而是因為氧化鋁的發射率比金屬鋁高得多。
...是的,但是電子散熱器散發的熱量與其通過傳導傳遞到周圍空氣的熱量相比可能很小。
@jameslarge對。特別是對於在地球上使用的設備,理想情況下,散熱器將保持非常接近環境溫度,從而使輻射效應淨為零。
用戶28910-發射率的經驗研究者,給出了嚴格的結果(良好,恕我直言)。注意事項:“白色”塗料的著色水平(白色的鋅或氧化鉛)取決於塗料的預期用途。可能會由於塗料中的顏料類型和顏料百分比而導致發射率發生變化。商定的顏色本身重要性較低。黑色塗料可能仍然是散熱器的顏色。發射率必須部分取決於塗料顏料的材料。對於黑色,碳粉顏料相對於其他黑色顏料以及顏料的百分比。需要更多的實證研究恕我直言。
關鍵是,油漆層“隔離”散熱器使其工作的總體說法不一定是正確的說法。黑色塗料顏料可包括碳,氧化銀或氧化鐵中的一種。至少所有這些,在導熱性上都不會那麼差。因此建議需要對散熱塗料進行更多的研究。
@user28910的發射率確實取決於顏色,但在擴展意義上–特別是包括紅外的顏色。對我們來說看起來很白的東西實際上可以很好地吸收紅外線,因此也很容易輻射熱量。OTOH,裸金屬通常非常擅長反射IR,即它們“比白色更白”,因此也不會散發出很多熱輻射。
@leftaroundabout-完全正確...我想我應該澄清一下,我(以及OP,我也認為)是指常規意義上的顏色,即人眼的外觀
@StanH-我也對塗料作為絕緣的概念有疑問。給定典型的油漆層厚度,它必須具有極差的導熱性才能對傳熱產生重大影響
@david是正確的。輻射效率與吸收效率相同。特別是,您無法通過採用U形材料並在一條腿上塗上白色而另一條上到黑色來創建永久移動台。
Alexander729
2020-07-22 17:30:25 UTC
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此散熱器計算器 *不應在熱資源的大小小於散熱器基座的情況下使用。在此計算器中,沒有考慮到溫暖資源在比暖水槽底部小得多的區域中的濃度。

[*我參與提供此計算器的公司]

我已經將評論重新發送到聊天室[此處](https://chat.stackexchange.com/rooms/110960/discussion-on-answer-by-alexander729-does-the-paint-colour-matter-on-散熱器)。
只要答案主要是關於問題的答案,就可以接受一定程度的“自我提升”。正如@Andrew T所指出的,請參閱[如何成為垃圾郵件發送者](https://electronics.stackexchange.com/help/promotion),並在以後始終公開您在該職位上的隸屬關係。


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