Чи має значення колір фарби на радіаторі?


15

Нагрівання залишає тепловідвід через провідність, конвекцію та випромінювання. Мене вчили, що чорні поверхні найкраще випромінюють тепло і відповідно багато тепловідводів чорні. Але вони також мають плавники для конвекції. А великі тепловідводи мають багато великих плавників. Тому конвекція здається важливою.

Що ж станеться, якщо з естетичних причин мені доведеться пофарбувати радіатор блискучим білим? Білий, звичайно, найкращий колір для відображення теплового випромінювання. Чи буде це відбивати тепло назад усередині, як індичка, обгорнена фольгою? Чи може хтось здогадатися про втрату ефективності або необхідне компенсаційне підвищення рейтингу?

PS Домашні радіатори білого кольору.

PPS Що означає "оздоблення матеріалу" в термінології нагрівача? не зовсім відповідає.


3
Це може бути краще задати в машинобудуванні, оскільки це справді питання рідини / теплової динаміки. Але випромінювання набагато менш ефективно, ніж конвекція. Тож тоді дизайн і форма плавника і повітряний потік впливатимуть на тепловий потік набагато більше, ніж на колір фарби.
Кайл Хантер

2
На цю тему можна багато сказати, адже на все є вплив (мало). Товстий шар вапна дійсно створює бар'єр навколо нагрівального елемента. Чи знаєте ви електричні настінні панелі для інфрачервоного опалення? Вони просто великий аркуш металу, який нагрівається. Виробники кажуть, що його можна фарбувати в будь-який колір, не впливаючи на ефективність. Пофарбовані також радіатори в системі центрального опалення. Це не має впливу. Тож вперед, використовуйте фарбу для високих температур, але не наносите її товстим шаром.
Jot

Якщо у вас багато радіаторів, які повинні бути білими, ви можете зв’язатися з кимось на кшталт Phanteks або Alpenföhn, які виготовляють процесорні кулери з білими радіаторами і домовляються про деяку угоду щодо використання їх процесів.
Ендрю Мортон

При кімнатній температурі (~ 300 К) пік викидів становить приблизно 10 мкм, згідно із Законом Стефана-Больцмана. На такій частоті будь-яка фарба є «чорною», навіть білою, можливо, крім деяких блискучих металевих фарб.
Але..ченський

Відповіді:


36

Не фарбуйте тепловідводи. Шар фарби буде виконувати роль ізолятора між металом і повітрям, знижуючи його здатність розсіювати тепло.

Анодування радіатора є меншою проблемою. Шар анодизації набагато тонший, ніж фарба (наприклад, кілька мікрометрів алюмінію), тому він має набагато менший термостійкість, ніж фарба.

Колір фарби не матиме суттєвого впливу на охолодження, якщо різні кольори фарби не будуть тоншими чи товщими, ніж інші, або якщо нагрівач піддається прямим сонячним промінням.


А що з побутовими радіаторами тоді? Вони приходять пофарбовані з фабрики, і я думаю, що це щось на зразок товстої емалі. Це, звичайно, нічого розумного, як анодування.
Пол Узак

8
Вітчизняні радіатори, незважаючи на найменування, обігрівають приміщення за допомогою конвекції: en.wikipedia.org/wiki/Radiator_(heating)
Стів Мельников

15
@PaulUszak, без фарби радіатор був би надто ефективним, тому люди, які торкаються його, швидше за все отримають опіки. Тож ефект ізоляції тут навмисний.
Саймон Ріхтер

2
також: естетика
AC

5
@SteveMelnikoff, Теплові раковини в електронних пристроях передають тепло навколишньому повітрю за точно тим же механізмом, який передає тепло від чавунного радіатора до повітря в моїй спальні. Повітря торкається радіатора / радіатора, і він забирає тепло за допомогою кондукції . Потім гаряче повітря переміщується з шляху, щоб більш прохолодне повітря може зайняти своє місце. Механізм, що рухає повітря, може бути конвекцією (якщо це пасивний радіатор, або якщо я залишаю вентилятор стелі вимкненим у своїй спальні), або його може примусити вентилятор.
Соломон повільно

30

Так, чорний колір має найвищу випромінювання (він також поглинає випромінювання найкращим чином - або закон теплового випромінювання Кірхоффа). Зауважте, що він повинен бути "чорним" на відповідних довжинах хвиль, що не обов'язково відповідає чорному у видимому спектрі.

Це означає, що радіаційний тепловіддача буде максимальною, якщо випромінювання наблизиться до 1 (чорне тіло). Якщо ваш радіатор «бачить» переважно більш прохолодні речі, він матиме краще охолодження, а якщо він бачить більш гарячі речі, він також не охолоне.

Однак, як правило, радіаційний тепловіддача не є таким значущим порівняно з проведеним теплообміном і (як правило, найбільш важливим для напівпровідникових тепловідводів у звичайних умовах) конвекційним тепловіддачею. Тому зазвичай колір не є таким важливим порівняно з дизайном динаміки рідини, як повітря протікає через плавники і як тепло проводиться до плавників. Плавники здебільшого "бачать" інші плавники, тому радіація має ще менший вплив.

Винятки існують для тих, хто проектує електроніку, яка має вижити у вакуумі та / або в космосі або на дуже високій висоті, і якщо предмет, що нагрівається (або те, що він бачить), дуже гарячий, випромінювання може набути більшого значення (4-а потужність температури).

Прикладом ситуації, коли блискучий (радіаційний) радіатор може бути кращим, може бути радіатор регулятора напруги під прямим видом нагрівача, лампи розжарювання або вакуумної трубки.

Будь-який колір барвника, який вам подобається, може бути застосований при анодируванні або взагалі без нього, який називається "прозорим" анодируванням. Зазвичай окислений алюміній (це не покриття) є досить тонким ізоляційним шаром, але в деяких випадках його можна зробити товщиною більше декількох миль.


введіть тут опис зображення

Редагувати: Давайте зробимо обчислення зворотного конверта, щоб побачити, наскільки значне випромінювання. Я припускаю , типове 530002B02500G тепловідвід від AAVID THERMALLOY. Він має природний коефіцієнт конвекції - 2,6 градусів на ват, який, на мою думку, оцінюється при підвищенні 70 градусів за навколишнє середовище.

Тож якщо температура навколишнього середовища становить 25 градусів С, а радіатор - 95 градусів, загальна розсіяна потужність становитиме 27 Вт.

Наскільки це пов'язано з радіацією? Ми можемо розглядати радіатор (лише для цілей радіаційного з’єднання *) як блок розмірами 64 мм х 25 мм х 42 мм (ігноруючи виїмку), що представляє собою площу поверхні 0,011 квадратних метрів.

Втрати тепла внаслідок випромінювання (якщо вважати випромінювання 1) є

q=σА(ТН4-ТС4)σ

Підставляючи значення, ми отримуємо тепловий потік 6,4 Вт за рахунок випромінювання при температурі радіатора 95 градусів С та навколишньому середовищі 25 градусів С, тому менше 25% відбувається за рахунок випромінювання в оптимальних умовах для максимальних втрат радіації. Швидше за все, у нас відбувається деяка примусова конвекція і втрати радіаційного тепла знову менші. Ближче до куба тепловідвідник також матиме менше втрат тепла через радіацію. Не досить низький, щоб його ігнорувати, але не є домінуючим.

  • Для випромінювання згортки нагрівача «бачать» інші поверхні радіатора, головним чином, таким чином, блок зовнішніх розмірів є правильним для випромінювання (до першого наближення). Вони насправді впливають на підвищення ефективності випромінювання ближче до 1,0, ніж сама поверхня, оскільки частина світла, який не поглинається, відскакує на інші поверхні та отримає ще один шанс поглинатись (і такий самий у зворотному, звичайно, для випромінювання нагрівання - але простіше уявити поглинання світла, оскільки ми можемо бачити видиме світло і не можемо побачити ІЧ-довжину хвиль, яку радіатор випромінює при розумних температурах - якщо ваш радіатор світиться червоним, жовтим або синьо-білим, напевно у вас є інші проблеми).

не все таке істотне. Чи вмієте ви паркувати це (для міжзоряних теплиць)? Менше 50%?
Пол Ушак

Є причина, чому на ринку можна придбати білу фарбу, виготовлену спеціально для ваших будинків радіаторів опалення ...
PlasmaHH

1
+1 для "" чорного "при відповідних довжинах хвиль, [не обов'язково відповідає чорному у видимому спектрі."
owjburnham

1
Приємно, використовуючи ваші номери, я обчислив, що вам потрібна температура радіатора ~ 470 К для випромінювання ~ 25 Вт. Ще одне місце, якому ви б не хотіли, щоб чорний радіатор (поруч із розжареним світлом) - це якщо радіатор потрапляє до сонячних променів.
Джордж Герольд

2
@Matt Я можу помилятися, але я думаю, що він зазначає, що те, що щось виглядає чорним для людського ока (поглинає видиме випромінювання), не означає, що воно однаково добре поглинає (наприклад) інфрачервоне випромінювання. Тож необов’язково виступати як «чорне тіло» без подальших доказів, ніж неозброєним оком. Отже, не "чорний" у сенсі "чорного тіла", крім видимого спектру.
Джон Д

13

Раніше я продавав високоефективні покриття, включаючи покриття для термічного управління, і це аж ніяк не просте питання. Наприклад, один виробник виготовив два покриття, які були як матовим чорним кольором з рекомендованою товщиною сухої плівки менше двох тис. Тонн, так і одне було розроблено як ізолятор, а інше - термічно-дисипативне покриття. Рекомендовані випадки використання відповідно були вихлопними заголовками та гальмівними супортами.

Я мав радіатори з покриттям і робив деякі експерименти і виявив, що при низьких температурних диференціалах голий радіатор працював найкраще, за ним слід ізолювати, а променисте покриття було найгірше. При високій різниці температур емісійне покриття показало, що варто перевершити голий метал, а ізоляційне покриття також стало більш ефективним при уповільненні теплопередачі.

Я також розігрувався з іншими покриттями, такими як звичайні фарби, які були усіма ізоляторами, поки не загорілися, і густе ізоляційне покриття, яке було найкращим ізолятором, поки воно не розплавилося.

Висновок: Це залежить від вашої температури, необхідного теплопередачі та інших факторів, яке покриття найкраще підходить для ваших потреб, але використання стандартної фарби ніколи не допоможе радіатор.


6

Блискучі металеві поверхні надзвичайно добре відбивають, надзвичайно погано випромінюють випромінювання. Все, що ви (майже все), яким ви фарбуєте їх, покращить теплове випромінювання.

Пофарбовані в чорний колір поверхні краще поглинатимуть сонячне світло, оскільки більша частина енергії на сонячному світлі знаходиться або навколо видимого спектру. Але якщо ваш радіатор не настільки гарячий, що він світиться, він не випромінює багато випромінювання у видимому спектрі, тому його колір для очей абсолютно не має значення.

Пасивно вентильовані радіатори, які не укладені у світловідбиваючу ємність, випромінюють значну кількість випромінювання. Вибачте, я не маю під рукою цифр, але це менше 50%. Для паралельних плавників одного кольору випромінювання врівноважується поглинанням, тому внутрішній колір плавника не має великого значення, але для відкритих поверхонь це має значення.

З цієї причини ви побачите, що в радіаторах примусового повітря всередині комп'ютера часто немає чорних анодованих штифтів.

Відкриті радіатори з алюмінію повинні бути пофарбовані / анодовані так чи інакше, щоб запобігти корозії, інакше вам доведеться включати інструкції на кшталт "не використовувати з 1000 ярдів моря"


3

Властивість, яку ви, напевно, шукаєте, - це емісія.

Існує 3 основних процеси, через які передається тепло:

  • Проведення (рух тепла всередині матеріалу)
  • Конвекція (рух тепла через рух нагрітого матеріалу)
  • Випромінювання

Ефективність кожного з цих процесів залежить від матеріалів, про які йдеться, та температури навколишнього середовища. Загальний тепловий потік - це сума теплового потоку від кожного з процесів на межі повітря / радіатор.

Компонент випромінювального теплового потоку пропорційний випромінюванню поверхні, температурі до четвертої та ефективній площі поверхні.

Перегляньте цей зручний список викидів при кімнатній температурі .

Найвищі викиди містяться у льоду, воді, склі, вапняку та фарбі (включаючи білу); зауважте, що все це не чорне. Насправді, схоже, що крім полірованих металів, усі матеріали мають майже ідеальну емісію.

Також, як зазначається в більшості інших відповідей, шар фарби буде виконувати відмінний ізолятор (для проведення всередині радіатора).


0

Не фарбуйте радіатор, оскільки він стане менш ефективним для випромінювання тепла, оскільки у вас буде додатковий шар, що покриває ваш тепловідвід. Чорний радіатор краще випромінювати тепло, але це має малий відсоток переваги.

Якщо ви використовуєте вентилятор для нагнітання радіатора, колір насправді не має великого значення.


0

"Мене вчили, що чорні поверхні найкраще випромінюють тепло"

Це не правильно. Чорний предмет поглинає ширший спектр випромінювання, ніж кольорове тіло, але сам по собі колір не впливає на ефективність радіатора. Багато радіаторів чорного кольору, оскільки чорний анодизація - це низька вартість процесу, яка запобігає окисленню та корозії. До речі, він також є ізолятором, тому якщо важливо, щоб транзистор знаходився в електричному контакті зі своїм радіатором, ви не можете розраховувати на фізичний контакт самостійно.


11
Ефективність випромінювання така ж, як ефективність поглинання. Вони те саме.
Девід

@david Але радіаційна ефективність має значення лише в тому випадку, якщо об’єкт досить гарячий, щоб випромінювати значну кількість тепла - як, наприклад, світиться гарячим.
duskwuff -inactive-

2
@duskwuff, ні, це не повинно бути гарячим. Наприклад, у космосі переважна більшість втрат / прибутку тепла відбуватиметься через випромінювання і, як такий, колір тепловідводів у просторі чи вакуумі має значення.
RJR

2
@duskwuff Більшість речей світиться, якщо ви переглядаєте їх на відповідній довжині хвилі. Дивіться "теплову камеру" для простого прикладу ...
Пол Ушак

1
Це абсолютно правда. Емісивність - це властивість матеріалу, не залежить від його кольору. Я проводив експерименти, підтверджуючи, що білий пофарбований радіатор випромінює набагато краще, ніж голий алюміній. Так само, анодований радіатор випромінює набагато краще, ніж голий алюміній, не тому, що анодизовані радіатори часто фарбуються у чорний колір, а тому, що оксид алюмінію має набагато більшу випромінювання, ніж металевий алюміній
користувач28910

0

Це залежить від теплопровідності та випромінювання фарби ...

Якщо у вас є фарба, яка добре випромінюється, ви можете змішати в ній трохи зерен, щоб збільшити площу поверхні ... Деякі великі металеві тирси з алюмінію зробили б роботу ...


0

Чорна поверхня одночасно вбирає і випромінює краще, ніж еквівалентна біла поверхня. Найкращий вибір кольору залежить від навколишнього оточення радіатора. Якщо в холодній темній обстановці, тоді використовуйте чорний радіатор. Якщо коли-небудь очікується, що пристрій зіткнеться з яскравим середовищем або променистим теплом, використовуйте білий радіатор.


Чи не слід вважати, що температура радіатора> температура навколишнього середовища? Інакше який сенс, оскільки тепло рухається лише в одному напрямку?
Пол Ушак

Так, але важливо, чи є поблизу джерело променистого тепла (сонячне світло чи гаряча поверхня), а не температура повітря. Я відредагував свою відповідь, щоб уточнити це, дякую.
TopCat
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.