Цвет краски имеет значение на радиаторе?

15

Тепло покидает радиатор благодаря проводимости, конвекции и излучению. Меня учили, что черные поверхности лучше всего излучают тепло и, соответственно, многие радиаторы черные. Но у них также есть плавники для конвекции. И большие радиаторы имеют много больших плавников. Поэтому конвекция кажется важной.

Так что же произойдет, если по эстетическим причинам мне придется покрасить радиатор в ярко-белый цвет? Белый, конечно, лучший цвет для отражения теплового излучения. Будет ли это отражать тепло обратно, как индейка в фольге? Может ли кто-нибудь угадать потерю эффективности или необходимое компенсационное повышение рейтинга?

PS Отечественные радиаторы белого цвета.

PPS Что означает «отделка материала» в терминологии теплоотвода? не совсем отвечает на это.

Пол Ушак
источник
3
Это может быть лучше задано в машиностроении, так как это действительно вопросы флюида / термодинамики. Но излучение гораздо менее эффективно, чем конвекция. Таким образом, дизайн, форма и воздушный поток ребер будут влиять на тепловой поток гораздо больше, чем цвет краски.
Кайл Хантер
2
На эту тему можно многое сказать, потому что все имеет влияние (мало). Толстый слой накипи действительно создает барьер вокруг нагревательного элемента. Знаете ли вы электрические стеновые панели для инфракрасного отопления? Это просто большой лист металла, который нагревается. Производители говорят, что он может быть окрашен в любой цвет, не влияя на эффективность. Радиаторы в системе центрального отопления также окрашены. Это не имеет никакого влияния. Итак, используйте краску, предназначенную для высоких температур, но не наносите на нее толстый слой.
Jot
Если у вас много радиаторов, которые должны быть белого цвета, вы можете связаться с кем-то вроде Phanteks или Alpenföhn, который делает процессорные кулеры с белыми радиаторами и договориться о сделке для использования их процессов.
Эндрю Мортон
При комнатной температуре (~ 300 К) пик излучения составляет около 10 мкм, согласно закону Стефана-Больцмана. На этой частоте любая краска "черная", даже белая, может быть, за исключением некоторых блестящих металлических красок.
Ale..chenski

Ответы:

36

Не красить радиаторы. Слой краски будет действовать как изолятор между металлом и воздухом, уменьшая его способность рассеивать тепло.

Анодирование радиатора является менее важной проблемой. Слой анодирования намного тоньше краски (например, на несколько микрометров в алюминии), поэтому он обладает гораздо более низким тепловым сопротивлением, чем краска.

Цвет краски не окажет существенного влияния на охлаждение, если только краски другого цвета не будут тоньше или толще других или если радиатор подвергается воздействию прямых солнечных лучей.

сумеречный
источник
А как же бытовые радиаторы? Они приходят с завода с росписью, и я думаю, что это что-то вроде густой эмали. Это, конечно, ничего умного, как анодирование.
Пол Ушак
8
Внутренние радиаторы, несмотря на название, обогревают помещение с помощью конвекции: en.wikipedia.org/wiki/Radiator_(heating)
Стив Мельникофф,
15
@PaulUszak, без краски радиатор был бы слишком эффективен, поэтому люди, прикасающиеся к нему, вероятно, получили бы ожоги. Так что эффект изоляции здесь умышленный.
Саймон Рихтер
2
также: эстетика
AC
5
@SteveMelnikoff, радиаторы в электронных устройствах передают тепло окружающему воздуху с помощью того же механизма, который передает тепло от чугунного радиатора к воздуху в моей спальне. Воздух касается радиатора / радиатора, и он улавливает тепло за счет теплопроводности . Затем горячий воздух удаляется, поэтому на его место может прийти более холодный воздух. Механизм, который перемещает воздух, может быть конвекционным (если это пассивный радиатор или я оставляю потолочный вентилятор выключенным в моей спальне), или он может принудительно включаться вентилятором.
Соломон Медленный
30

Да, черный обладает самой высокой излучательной способностью (он также поглощает лучшую взаимность - или закон теплового излучения Кирхгофа). Обратите внимание, что он должен быть «черным» на соответствующих длинах волн, которые не обязательно соответствуют черным в видимом спектре.

Это означает, что излучательный теплообмен будет максимальным, если коэффициент излучения достигнет 1 (черное тело). Если ваш радиатор «видит» в основном более холодные вещи, он будет лучше охлаждаться, а если он видит более горячие вещи, он также не будет охлаждаться.

Тем не менее, излучательный теплообмен, как правило, не так уж важен по сравнению с кондуктивным теплообменом и (как правило, наиболее важным для полупроводниковых радиаторов в обычных условиях) конвективным теплообменом. Поэтому обычно цвет не так важен по сравнению с динамикой гидродинамики, когда воздух проходит через ребра и как тепло передается в ребра. Ребра в основном "видят" другие плавники, поэтому излучение оказывает еще меньшее влияние.

Исключения существуют для тех из нас, кто разрабатывает электронику, которая должна выживать в вакууме и / или в космосе или на очень больших высотах, и если теплоотводящий элемент (или то, что он видит) очень горячий, радиация может стать более важной (4-я степень температуры).

Примером ситуации, в которой блестящий (с низким коэффициентом излучения) радиатор может быть лучше, может быть радиатор регулятора напряжения, если смотреть непосредственно на нагреватель, лампу накаливания или вакуумную трубку.

Любой цвет красителя, который вам нравится, можно наносить при анодировании или вообще не наносить, что называется «чистым» анодированием. Обычно окисленный алюминий (это не покрытие) представляет собой довольно тонкий изолирующий слой, но в некоторых случаях его можно получить толщиной более нескольких мил.


введите описание изображения здесь

Редактировать: Давайте сделаем расчет за пределами конверта, чтобы увидеть, насколько значительным является излучение. Я предполагаю , типовое 530002B02500G теплоотвод от AAVID THERMALLOY. Его естественная конвекция составляет 2,6 градуса Цельсия на ватт, что, я считаю, оценивается на 70 градусов выше температуры окружающей среды.

Таким образом, если температура окружающей среды составляет 25 градусов по Цельсию, а температура радиатора составляет 95 градусов по Цельсию, общая рассеиваемая мощность составит 27 Вт.

Сколько из этого связано с радиацией? Мы можем рассматривать радиатор (только для целей радиационного сцепления *) как блок размером 64 мм x 25 мм x 42 мм (без учета надреза), который представляет площадь поверхности 0,011 квадратных метров.

Потери тепла из-за излучения (при условии коэффициента излучения 1)

Qзнак равноσA(TЧАС4-TС4)σ

Подставляя в значения, мы получаем тепловой поток 6,4 Вт за счет излучения при температуре радиатора 95 ° С и температуре окружающей среды 25 ° С, поэтому менее 25% приходится на излучение при оптимальных условиях для максимизации потерь на излучение. Скорее всего, у нас происходит некоторая вынужденная конвекция, и потери тепла на излучение снова уменьшаются. Радиатор, который находится ближе к кубу, будет иметь меньшие потери тепла из-за излучения. Не достаточно низко, чтобы быть проигнорированным, но не доминирующим.

  • Для излучения свертки радиатора «видят» другие поверхности радиатора главным образом так, чтобы блок внешних размеров был правильным для излучения (в первом приближении). Они фактически влияют на то, что эффективная излучательная способность становится ближе к 1,0, чем сама поверхность, поскольку часть не поглощенного света будет отражаться на других поверхностях и получит еще один шанс поглощения (и то же самое в обратном направлении, конечно, для излучения тепло, но легче представить поглощение света, потому что мы видим видимый свет и не можем видеть инфракрасные волны, излучаемые радиатором при разумных температурах - если ваш радиатор светится красным, желтым или сине-белым цветом, у вас, вероятно, есть другие проблемы).
Спехро Пефхани
источник
Не все ли так важно Вы можете это припарковать (для не межзвездных радиаторов)? Меньше 50%?
Пол Ушак
Есть причина, почему на рынке вы можете получить белую краску, специально предназначенную для радиаторов отопления вашего дома ...
PlasmaHH
1
+1 для «черного» на соответствующих длинах волн, [не] обязательно соответствует черному в видимом спектре ».
owjburnham
1
Хорошо, используя ваши числа, которые я рассчитал, вам понадобится температура радиатора ~ 470 К, чтобы излучать ~ 25 Вт. Еще одно место, где вам не нужен черный радиатор (помимо лампы накаливания), это если радиатор подвергается воздействию солнечного света.
Джордж Герольд
2
@ Возможно, я ошибаюсь, но я думаю, что он подчеркивает, что тот факт, что что-то выглядит черным для человеческого глаза (поглощает видимое излучение), не означает, что он одинаково хорошо поглощает (например) инфракрасное излучение. Так что это не обязательно действует как «черное тело» без дополнительных доказательств, чем невооруженным глазом. Следовательно, не «черный» в смысле «черного тела», кроме как в видимом спектре.
Джон Д
13

Раньше я продавал покрытия с высокими эксплуатационными характеристиками, включая покрытия для терморегулирования, и это отнюдь не простой вопрос. Например, один производитель сделал два покрытия, оба из которых были матово-черного цвета с рекомендуемой толщиной сухой пленки менее двух тысяч, и одно было разработано, чтобы быть изолятором, а другое было разработано, чтобы быть рассеивающим тепло покрытием. Рекомендуемыми вариантами использования были соответственно выпускные коллекторы и тормозные суппорты.

У меня были радиаторы с покрытием, я провел некоторые эксперименты и обнаружил, что при низких температурных перепадах голый радиатор работал лучше всего, за ним следовал изолированный, а излучающее покрытие было худшим. При высоких перепадах температур излучающее покрытие показало, что оно лучше, чем голый металл, и изоляционное покрытие также стало более эффективным для замедления теплопередачи.

Я также играл с другими покрытиями, такими как обычные краски, которые были изоляторами, пока они не загорелись, и толстым изоляционным покрытием, которое было лучшим изолятором, пока не растаяло.

Вывод: это зависит от вашей температуры, необходимого теплообмена и других факторов. Какое покрытие лучше всего подходит для ваших нужд, но использование стандартной краски никогда не поможет радиатору.

hildred
источник
6

Блестящие металлические поверхности очень хорошо отражают, чрезвычайно плохо излучают. Все, что вы рисуете (почти все), улучшит тепловое излучение.

Окрашенные в черный цвет поверхности будут лучше поглощать солнечный свет, потому что большая часть энергии солнечного света находится вокруг видимого спектра или вокруг него. Но если ваш радиатор не будет таким горячим, чтобы он светился, он не будет излучать много излучения в видимом спектре, поэтому его цвет для глаза совершенно не имеет значения.

Пассивно вентилируемые радиаторы, которые не заключены в отражающий контейнер, испускают значительное количество излучения. Извините, у меня нет цифр под рукой, но это менее 50%. Для параллельных ребер одного цвета излучение уравновешивается поглощением, поэтому цвет внутренних ребер не имеет большого значения, но для открытых поверхностей это имеет значение.

По этой причине вы увидите, что радиаторы принудительной вентиляции внутри вашего компьютера часто не имеют черных анодированных выводов.

Открытые алюминиевые радиаторы в любом случае должны быть окрашены / анодированы, чтобы предотвратить коррозию, в противном случае вы должны будете включить инструкции типа «не использовать на 1000 ярдах моря»

Дэвид
источник
3

Свойство, которое вы, вероятно, ищете, это излучательная способность.

Есть 3 основных процесса, через которые передается тепло:

  • Проводимость (движение тепла внутри материала)
  • Конвекция (движение тепла через движение нагретого материала)
  • излучения

Эффективность каждого из этих процессов зависит от материалов и температуры окружающей среды. Общий тепловой поток представляет собой сумму теплового потока от каждого из процессов на границе воздух / теплоотвод.

Компонент радиационного теплового потока пропорционален излучательной способности поверхности, температуре до четвертой и эффективной площади поверхности.

Посмотрите на этот удобный список излучений при комнатной температуре .

Самые высокие коэффициенты излучения наблюдаются у льда, воды, стекла, известняка и краски (включая белый); обратите внимание, что все они не черные. На самом деле, кажется, что кроме полированных металлов все материалы обладают почти идеальной излучательной способностью.

Также, как отмечалось в большинстве других ответов, слой краски будет действовать как отличный изолятор (для проводимости внутри радиатора).

мышей
источник
0

Не окрашивайте радиатор, так как излучение тепла станет менее эффективным, поскольку у вас будет дополнительный слой, покрывающий радиатор. Черный радиатор работает лучше при излучении тепла, но имеет небольшой процент преимуществ.

Если вы используете вентилятор для охлаждения радиатора, цвет не имеет большого значения.

Джейсон Хан
источник
0

«Меня учили, что черные поверхности лучше всего излучают тепло»

Это не правильно. Черный объект поглощает более широкий спектр излучения, чем окрашенное тело, но цвет сам по себе не влияет на эффективность излучателя. Многие радиаторы являются черными, потому что черное анодирование является недорогим процессом, который предотвращает окисление и коррозию. Кстати, это также изолятор, поэтому, если важно, чтобы транзистор был в электрическом контакте с радиатором, вы не можете рассчитывать только на физический контакт.

AnalogKid
источник
11
Эффективность излучения такая же, как эффективность поглощения. Это одно и то же.
Дэвид
@ david Но радиационная эффективность имеет значение только в том случае, если объект достаточно горячий, чтобы излучать значительное количество тепла - как в горячем горячем.
сумерки -неактивно-
2
@ Duskwuff, нет, это не должно быть жарко. Например, в космосе подавляющее большинство потерь / прироста тепла будет происходить за счет излучения и, как таковой, важен цвет радиаторов в пространстве или вакууме.
RJR
2
@duskwuff Большинство вещей светятся, если вы смотрите их на соответствующих длинах волн. См. «
Тепловизор
1
Это абсолютно верно. Излучательная способность является свойством материала, не зависит от его цвета. Я провел эксперименты, чтобы убедиться, что радиатор, окрашенный в белый цвет, излучает гораздо лучше, чем алюминиевый радиатор. Аналогично, анодированный радиатор излучает намного лучше, чем чистый алюминий, не потому, что анодированные радиаторы часто окрашиваются в черный цвет, а потому, что оксид алюминия имеет гораздо более высокую излучательную способность, чем металлический алюминий
user28910
0

Это зависит от теплопроводности и радиации краски ...

Если у вас есть краска, которая хорошо излучает, вы можете смешать в ней немного зерна, чтобы увеличить площадь поверхности ... Некоторые большие металлические опилки из алюминия сделают эту работу ...

Дж. Доу
источник
0

Черная поверхность поглощает и излучает лучше, чем эквивалентная белая поверхность. Лучший выбор цвета зависит от окружающей среды, окружающей радиатор. Если в холодной темной среде, то используйте черный радиатор. Если ожидается, что устройство столкнется с ярким окружением или излучением тепла, используйте белый радиатор.

Topcat
источник
Разве мы не должны предполагать, что температура радиатора> температура окружающей среды? Иначе какой смысл, когда тепло распространяется только в одном направлении?
Пол Ушак
Да, но важно то, есть ли поблизости источник лучистого тепла (солнечный свет или горячая поверхность), а не температура воздуха. Я отредактировал свой ответ, чтобы прояснить это, спасибо.
TopCat