Czy kolor farby ma znaczenie na radiatorze?

Ciepło opuszcza radiator poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie. Nauczono mnie, że czarne powierzchnie najlepiej emitują ciepło i odpowiednio wiele radiatorów jest czarnych. Ale mają też płetwy do konwekcji. A duże radiatory mają wiele dużych płetw. Konwekcja wydaje się zatem ważna.

Co się stanie, jeśli ze względów estetycznych będę musiał pomalować radiator na biało? Kolor biały jest oczywiście najlepszym kolorem do odbijania promieniowania cieplnego. Czy to odbiłoby ciepło z powrotem jak indyk owinięty folią? Czy ktoś może oszacować utratę wydajności lub konieczny kompensacyjny wzrost oceny?

Grzejniki domowe PS są białe.

PPS Co oznacza „wykończenie materiału” w terminologii radiatora? nie do końca odpowiada.

Nie maluj radiatorów. Warstwa farby będzie działać jako izolator między metalem a powietrzem, zmniejszając jego zdolność do rozpraszania ciepła.

Anodowanie radiatora to mniejszy problem. Warstwa anodowania jest znacznie cieńsza niż farba (na przykład kilka mikrometrów w aluminium), więc wykazuje znacznie niższy opór cieplny niż farba.

Kolor farby nie będzie miał znaczącego wpływu na chłodzenie, chyba że różne kolory farby będą cieńsze lub grubsze niż inne, lub jeśli radiator zostanie wystawiony na bezpośrednie działanie promieni słonecznych.

Tak, czarny ma najwyższą emisyjność (najlepiej pochłania promieniowanie - wzajemność - lub prawo promieniowania termicznego Kirchoffa). Zauważ, że musi być „czarny” przy odpowiednich długościach fal, co niekoniecznie musi odpowiadać byciu czarnym w widmie widzialnym.

Oznacza to, że promieniowanie wymiany ciepła zostanie zmaksymalizowane, jeśli emisyjność zbliży się do 1 (ciało czarne). Jeśli Twój radiator „widzi” głównie chłodniejsze rzeczy, będzie miał lepsze chłodzenie, a jeśli zobaczy gorętsze rzeczy, nie będzie również chłodzić.

Jednak radiacyjny transfer ciepła zwykle nie jest aż tak znaczący w porównaniu z przewodzonym transferem ciepła i (zwykle najważniejszym dla półprzewodnikowych radiatorów w normalnych warunkach) konwekcyjnym przenoszeniem ciepła. Tak więc zwykle kolor nie jest aż tak ważny w porównaniu do dynamiki płynów, w jaki sposób powietrze przepływa przez żebra i jak ciepło jest przekazywane do żeber. Płetwy najczęściej „widzą” inne płetwy, więc promieniowanie ma jeszcze mniejszy wpływ.

Istnieją wyjątki dla tych z nas, którzy projektują elektronikę, która musi przetrwać w próżni i / lub w przestrzeni kosmicznej lub na bardzo dużych wysokościach, a jeśli przedmiot pochłaniający ciepło (lub to, co widzi) jest bardzo gorący, promieniowanie może stać się ważniejsze (4. moc temperatury).

Przykładową sytuacją, w której błyszczący może być radiator o niskiej emisyjności, może być radiator regulatora napięcia w bezpośrednim widoku grzejnika, żarówki lub lampy próżniowej.

Dowolny kolor barwnika, jaki lubisz, może być zastosowany podczas anodowania, lub żaden, który nazywa się „czystym” anodowaniem. Zazwyczaj utlenia glinu (to jest nie powłoki) jest bardzo cienka warstwa izolacyjna, ale w niektórych przypadkach może być bardziej niż o grubości kilku mil.

Edycja: Zróbmy obliczenia z tyłu obwiedni, aby zobaczyć, jak znaczące jest promieniowanie. Zakładam radiator model 530002B02500G firmy Aavid Thermalloy. Ma naturalny współczynnik konwekcji wynoszący 2,6 stopnia C na wat, który moim zdaniem jest oceniany jako wzrost o 70 stopni C w stosunku do temperatury otoczenia.

Jeśli więc temperatura otoczenia wynosi 25 stopni C, a radiator wynosi 95 stopni C, całkowita rozproszona moc wyniesie 27 W.

Ile z tego wynika z promieniowania? Możemy traktować radiator (tylko do celów sprzężenia radiacyjnego *) jako blok o wymiarach 64 mm x 25 mm x 42 mm (ignorując wycięcie), który reprezentuje powierzchnię 0,011 metra kwadratowego.

Strata ciepła na skutek promieniowania (przy założeniu emisyjności 1) wynosi

$q = \sigma A (T_H^4 - T_C^4)$$\sigma$

Podstawiając wartości, otrzymujemy przepływ ciepła 6,4 W z powodu promieniowania w temperaturze radiatora 95 stopni C i temperaturze otoczenia 25 stopni C, więc mniej niż 25% wynika z promieniowania w optymalnych warunkach dla maksymalizacji strat promieniowania. Bardziej prawdopodobne jest, że mamy do czynienia z wymuszoną konwekcją, a utrata ciepła przez promieniowanie znów jest mniejsza. Radiator znajdujący się bliżej sześcianu również miałby mniejsze straty ciepła z powodu promieniowania. Nie dość niski, by go zignorować, ale nie dominujący.

• W przypadku promieniowania zwoje radiatora „widzą” głównie inne powierzchnie radiatora, więc blok wymiarów zewnętrznych jest odpowiedni dla promieniowania (do pierwszego przybliżenia). Faktycznie mają one wpływ na zbliżenie efektywnej emisyjności bliżej 1,0 niż na samą powierzchnię, ponieważ część światła, które nie jest pochłaniane, odbije się na inne powierzchnie i otrzyma kolejną szansę na pochłonięcie (i to samo na odwrót, oczywiście w przypadku promieniowania ciepło - ale łatwiej jest wyobrazić sobie pochłanianie światła, ponieważ widzimy światło widzialne i nie widzimy długości fal IR emitowanych przez radiator w rozsądnych temperaturach - jeśli radiator świeci na czerwono, żółto lub niebiesko-biało, prawdopodobnie masz inne problemy).

Kiedyś sprzedawałem powłoki o wysokiej wydajności, w tym powłoki do zarządzania temperaturą, i to wcale nie jest proste pytanie. Na przykład jeden sprzedawca wykonał dwie powłoki, które były matowo czarne o zalecanej grubości suchej powłoki mniejszej niż dwa tysiące, a jeden został zaprojektowany jako izolator, a drugi został zaprojektowany jako powłoka rozpraszająca ciepło. Zalecane przypadki użycia to odpowiednio nagłówki wydechu i zaciski hamulcowe.

Miałem powleczone radiatory i przeprowadziłem eksperymenty. Stwierdziłem, że przy niskich różnicach temperatur najlepszy jest radiator nagi, a następnie izolowany, a powłoka promieniująca była najgorsza. Przy wysokich różnicach temperatur powłoka emisyjna pokazała, że ​​warto przewyższać goły metal, a powłoka izolacyjna stała się również bardziej skuteczna w spowalnianiu wymiany ciepła.

Bawiłem się też innymi powłokami, takimi jak konwencjonalne farby, które były izolatorami, dopóki nie zapaliły się, oraz grubą powłoką izolacyjną, która była najlepszym izolatorem, dopóki się nie stopi.

Wniosek: To zależy od temperatury, potrzebnego transferu ciepła i innych czynników. Która powłoka jest najlepsza dla Twoich potrzeb, ale użycie standardowej farby nigdy nie pomoże radiatorowi.

Błyszczące metalowe powierzchnie są wyjątkowo dobre w odbijaniu, bardzo słabe w emitowaniu promieniowania. Wszystko (prawie wszystko), czym je pomalujesz, poprawi promieniowanie cieplne.

Pomalowane na czarno powierzchnie lepiej absorbują światło słoneczne, ponieważ większość energii słonecznej znajduje się w pobliżu widma widzialnego lub wokół niego. Ale jeśli radiator nie jest tak gorący, że świeci, nie będzie emitował dużo promieniowania w widmie widzialnym, więc jego kolor dla oka jest całkowicie nieistotny.

Pasywnie wentylowane radiatory, które nie są zamknięte w odblaskowym pojemniku, emitują znaczną ilość promieniowania. Przepraszam, nie mam pod ręką liczb, ale jest to mniej niż 50%. W przypadku równoległych żeber, które są tego samego koloru, promieniowanie jest równoważone przez absorpcję, więc wewnętrzny kolor żeber nie ma większego znaczenia, ale dla odsłoniętych powierzchni ma to znaczenie.

Z tego powodu zobaczysz, że radiatory z wymuszonym przepływem powietrza w komputerze często nie mają anodowanych na czarno styków.

Odsłonięte aluminiowe radiatory i tak muszą zostać pomalowane / anodowane, aby zapobiec korozji, w przeciwnym razie będziesz musiał dołączyć instrukcje takie jak „nie używać z 1000 jardów morza”

Właściwość, której prawdopodobnie szukasz, to emisyjność.

Istnieją 3 główne procesy, przez które przenoszone jest ciepło:

• Przewodnictwo (ruch ciepła wewnątrz materiału)
• Konwekcja (ruch ciepła przez ruch ogrzanego materiału)
• Promieniowanie

Efektywność każdego z tych procesów zależy od danych materiałów i temperatury otoczenia. Całkowity przepływ ciepła jest sumą przepływu ciepła z każdego procesu na granicy powietrze / radiator.

Radiacyjny przepływ ciepła składnik jest proporcjonalny do emisyjność powierzchni, temperatura, do czwartego, i efektywnej powierzchni.

Spójrz na tę poręczną listę emisyjności w temperaturze pokojowej .

Najwyższe emisyjności występują w lodzie, wodzie, szkle, wapieniu i farbie (w tym białej); zauważ, że nie wszystkie są czarne. W rzeczywistości wydaje się, że oprócz polerowanych metali wszystkie materiały mają niemal idealną emisyjność.

Ponadto, jak zauważono w większości innych odpowiedzi, warstwa farby będzie działać jako świetny izolator (do przewodzenia w radiatorze).

Nie maluj radiatora, ponieważ jego promieniowanie będzie mniej wydajne, ponieważ będziesz miał dodatkową warstwę pokrywającą radiator. Czarny radiator lepiej emituje ciepło, ale ma niewielką przewagę procentową.

Jeśli użyjesz wentylatora do wysadzenia radiatora, kolor nie ma większego znaczenia.

„Nauczono mnie, że czarne powierzchnie najlepiej emitują ciepło”

To nie jest poprawne. Czarny obiekt pochłania szersze spektrum promieniowania niż ciało kolorowe, ale sam kolor nie ma wpływu na sprawność grzejnika. Wiele radiatorów jest czarnych, ponieważ anodowanie na czarno to tani proces, który zapobiega utlenianiu i korozji. BTW, jest to również izolator, więc jeśli ważne jest, aby tranzystor był w kontakcie elektrycznym z radiatorem, nie możesz liczyć na sam kontakt fizyczny.

To zależy od przewodności cieplnej i promieniowania farby ...

Jeśli masz farbę, która dobrze promieniuje, możesz zmieszać w niej trochę ziaren, aby zwiększyć powierzchnię ... Trochę dużych trocin z aluminium wykona zadanie ...

Czarna powierzchnia zarówno pochłania, jak i emituje lepiej niż równoważna biała powierzchnia. Najlepszy wybór kolorów zależy od środowiska otaczającego radiator. W zimnym ciemnym otoczeniu użyj czarnego radiatora. Jeśli urządzenie ma kiedykolwiek spotkać się z jasnym otoczeniem lub promieniowaniem cieplnym, użyj białego radiatora.