A cor da tinta importa em um dissipador de calor?

O calor deixa um dissipador de calor por condução, convecção e radiação. Foi-me ensinado que superfícies pretas são melhores para irradiar calor e, correspondentemente, muitos dissipadores de calor são pretos. Mas eles também têm barbatanas para convecção. E grandes dissipadores de calor têm muitas barbatanas grandes. Convecção, portanto, parece importante.

Então, o que acontece se, por razões estéticas, eu tiver que pintar um dissipador de calor de branco brilhante? Naturalmente, o branco é a melhor cor para refletir a radiação térmica. Isso refletiria o calor de volta para dentro como um peru envolto em papel alumínio? Alguém pode estimar uma perda de eficiência ou um aumento compensatório necessário na classificação?

PS Os radiadores domésticos são brancos.

PPS O que "acabamento de material" implica na terminologia do dissipador de calor? não responde bem.

Não pinte dissipadores de calor. A camada de tinta atuará como um isolador entre o metal e o ar, reduzindo sua capacidade de dissipar o calor.

Anodizar um dissipador de calor é menos um problema. A camada de anodização é muito mais fina que a tinta (alguns micrômetros em alumínio, por exemplo), portanto, apresenta uma resistência térmica muito menor do que a tinta.

A cor da tinta não terá um efeito significativo no resfriamento, a menos que cores diferentes sejam mais finas ou espessas do que outras ou se o dissipador de calor for exposto à luz solar direta.

Sim, o preto tem a emissividade mais alta (também absorve a melhor reciprocidade da radiação - ou a lei da radiação térmica de Kirchoff). Observe que ele deve ser "preto" nos comprimentos de onda relevantes, o que não corresponde necessariamente a ser preto no espectro visível.

Isso significa que a transferência de calor por radiação será maximizada se a emissividade se aproximar de 1 (corpo negro). Se o seu dissipador de calor "vir" coisas mais frias, ele terá um melhor resfriamento e, se vir coisas mais quentes, também não esfriará.

No entanto, a transferência de calor por radiação normalmente não é tão significativa em comparação à transferência de calor conduzida e (geralmente mais importante para dissipadores de calor semicondutores em ambientes normais), transferência de calor por convecção. Portanto, geralmente a cor não é tão importante em comparação com o design da dinâmica de fluidos de como o ar flui sobre as aletas e como o calor é conduzido para as aletas. As barbatanas geralmente "veem" outras barbatanas, de modo que a radiação tem um efeito ainda menor.

Existem exceções para aqueles que projetam eletrônicos que precisam sobreviver no vácuo e / ou no espaço ou em altitudes muito altas, e se o item que está sendo dissipado pelo calor (ou o que vê) estiver muito quente, a radiação poderá se tornar mais importante (quarta potência). de temperatura).

Um exemplo de situação em que um dissipador de calor brilhante (baixa emissividade) poderia ser superior seria um dissipador de calor com regulador de voltagem, na visão direta de um aquecedor, lâmpada incandescente ou tubo de vácuo.

Qualquer cor de corante que você gosta pode ser aplicada ao anodizar, ou nenhuma, o que é chamado de anodizado "claro". Normalmente, o alumínio oxidado (isto é não um revestimento) é uma camada isoladora muito fina, mas em alguns casos, pode ser feita mais do que alguns milésimos de polegada de espessura.

Edit: Vamos fazer um cálculo do verso do envelope para ver como a radiação é significativa. Vou assumir um dissipador de calor modelo 530002B02500G da Aavid Thermalloy. Ele tem uma classificação de convecção natural de 2,6 graus C por watt, que eu acredito que é classificada em um aumento de 70 graus C acima da temperatura ambiente.

Portanto, se a sua temperatura ambiente for de 25 graus C e o dissipador de calor estiver a 95 graus C, a potência total dissipada será de 27 W.

Quanto disso é devido à radiação? Podemos tratar o dissipador de calor (apenas para fins de acoplamento radiativo *) como um bloco de dimensões 64 mm x 25 mm x 42 mm (ignorando o entalhe) que representa uma área de superfície de 0,011 metros quadrados.

A perda de calor devido à radiação (assumindo emissividade de 1) é

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

Substituindo nos valores, obtemos um fluxo de calor de 6,4W devido à radiação a 95 ° C na temperatura do dissipador de calor e a 25 ° C ambiente, então menos de 25% é devido à radiação em condições ideais para maximizar a perda de radiação. Provavelmente, temos alguma convecção forçada e a perda de calor por radiação é menor novamente. Um dissipador de calor mais próximo de um cubo também teria menos perda de calor devido à radiação. Não é baixo o suficiente para ser ignorado, mas não dominante.

• Para radiação, as circunvoluções do dissipador de calor "vêem" outras superfícies do dissipador de calor, principalmente para que um bloco das dimensões externas seja correto para a radiação (para uma primeira aproximação). Na verdade, eles têm um efeito em tornar a emissividade efetiva mais próxima de 1,0 do que a superfície em si, já que parte da luz que não é absorvida refletirá em outras superfícies e terá outra chance de ser absorvida (e a mesma ao contrário, é claro para a radiação de calor - mas é mais fácil imaginar a absorção da luz, porque podemos ver a luz visível e os comprimentos de onda do infravermelho que o dissipador de calor está emitindo a temperaturas razoáveis ​​- se o dissipador de calor estiver brilhando em vermelho, amarelo ou azul-branco, você provavelmente terá outro problemas).

Eu costumava vender revestimentos de alto desempenho, incluindo revestimentos para gerenciamento térmico, e isso não é de forma alguma uma pergunta simples. Por exemplo, um fornecedor fez dois revestimentos que eram pretos foscos com uma espessura de filme seco recomendada inferior a dois mil e um foi projetado para ser um isolador e o outro foi projetado para ser um revestimento dissipativo térmico. Os casos de uso recomendados foram cabeçalhos de escape e pinças de freio, respectivamente.

Eu tinha dissipadores de calor revestidos e fiz algumas experiências e encontrei em diferenciais de baixa temperatura o dissipador de calor vazio funcionou melhor seguido pelo isolado e o revestimento radiante foi pior. Em diferenciais de alta temperatura, o revestimento emissivo mostrou que vale a pena superar o metal nu e o revestimento isolante também se tornou mais eficaz na redução da transferência de calor.

Também brinquei com outros revestimentos, como tintas convencionais, que eram todos isolantes até pegarem fogo, e um revestimento isolante espesso, que era o melhor isolante até derreter.

Conclusão: Depende da temperatura, da transferência de calor necessária e de outros fatores Qual revestimento é o melhor para suas necessidades, mas o uso de uma tinta padrão nunca ajudará um dissipador de calor.

Superfícies de metal brilhantes são extremamente boas para refletir, extremamente ruins para emitir radiação. Qualquer coisa (quase qualquer coisa) com a qual você pintar melhorará a radiação de calor.

As superfícies pintadas de preto absorvem melhor a luz solar, porque a maior parte da energia solar é ou ao redor do espectro visível. Mas, a menos que seu dissipador de calor seja tão quente que brilhe, ele não emitirá muita radiação no espectro visível, de modo que sua cor para os olhos é completamente irrelevante.

Os dissipadores de calor passivamente ventilados que não estão dentro de um recipiente refletivo emitem uma quantidade significativa de radiação. Sinto muito, não tenho os números em mãos, mas é menos de 50%. Para aletas paralelas que são da mesma cor, a radiação é equilibrada pela absorção; portanto, a cor interna das aletas não importa muito, mas para superfícies expostas, isso importa.

Por esse motivo, você verá que os dissipadores de calor com ar forçado dentro do computador geralmente não possuem pinos anodizados pretos.

Dissipadores de calor de alumínio expostos precisam ser pintados / anodizados de qualquer maneira, para evitar corrosão; caso contrário, você terá que incluir instruções como "não deve ser usado a 1000 jardas da beira-mar"

A propriedade que você provavelmente está procurando é emissividade.

Existem 3 processos principais pelos quais o calor é transferido:

• Condução (movimento de calor dentro do material)
• Convecção (movimento do calor através do movimento do material aquecido)
• Radiação

A efetividade de cada um desses processos depende dos materiais em questão e da temperatura do ambiente. O fluxo total de calor é a soma do fluxo de calor de cada um dos processos no limite do ar / dissipador de calor.

O componente do fluxo de calor radiativo é proporcional à emissividade da superfície, à temperatura da quarta e à área efetiva da superfície.

Veja esta lista prática de emissividades à temperatura ambiente .

As emissividades mais altas são encontradas em gelo, água, vidro, pedra calcária e tinta (incluindo branco); observe que nem todos são pretos. De fato, parece que, além dos metais polidos, todos os materiais têm uma emissividade quase ideal.

Além disso, como observado na maioria das outras respostas, uma camada de tinta atuará como um ótimo isolante (para condução dentro do dissipador de calor).

Não pinte o dissipador de calor, pois isso se tornará menos eficiente para irradiar o calor, pois você terá uma camada extra cobrindo o dissipador de calor. O dissipador de calor preto é melhor em irradiar o calor, mas apresenta uma pequena vantagem percentual.

Se você usa ventilador para soprar o dissipador de calor, a cor não importa muito.

"Fui ensinado que superfícies pretas são melhores para irradiar calor"

Isso não está correto. Um objeto preto absorve um espectro mais amplo de radiação do que um corpo colorido, mas a cor em si não afeta a eficiência de um radiador. Muitos dissipadores de calor são pretos porque a anodização do preto é um processo de baixo custo que impede a oxidação e a corrosão. Aliás, ele também é um isolador; portanto, se é importante que um transistor esteja em contato elétrico com o dissipador de calor, você não pode contar apenas com o contato físico.

Depende da condutividade térmica e radiação da tinta ...

Se você tem tinta que irradia bem, pode misturar alguns grãos para aumentar a área da superfície ... Alguma grande serragem de metal do alumínio faria o trabalho ...

Uma superfície preta absorve e emite melhor que uma superfície branca equivalente. A melhor opção de cor depende do ambiente ao redor do dissipador de calor. Se estiver em um ambiente frio e escuro, use um dissipador de calor preto. Se for esperado que o dispositivo encontre um ambiente claro ou calor radiante, use um dissipador de calor branco.