¿Importa el color de la pintura en un disipador de calor?

Question

El calor sale de un disipador por conducción, convección y radiación. Me enseñaron que las superficies negras son las que mejor irradian el calor y, por tanto, muchos disipadores son negros. Pero también tienen aletas para la convección. Y los disipadores grandes tienen muchas aletas grandes. Por tanto, la convección parece importante.

¿Qué ocurre si por razones estéticas tengo que pintar un disipador de calor de blanco brillante? Por supuesto, el blanco es el mejor color para reflejar la radiación térmica. ¿Reflejaría entonces el calor hacia el interior como un pavo envuelto en papel de aluminio? ¿Alguien puede calcular la pérdida de eficiencia o el aumento compensatorio necesario?

P.D. Los radiadores domésticos son blancos.

P.P.S. ¿Qué significa "acabado del material" en la terminología de los disipadores térmicos? no responde del todo.

Answer 1

Algunos trabajos, como el titulado "Coeficiente de transferencia de calor de películas pintadas" (1956) concluyen que "los coeficientes globales de transferencia de calor de tuberías recubiertas con pinturas consistentes en aceite de linaza como vehículo y dióxido de titanio, negro de humo o aluminio, eran entre un 4 y un 15% superiores al coeficiente global de la tubería desnuda". Al parecer, el TiO2 es el mejor.

Sugieren que la película de pintura conduce mejor que la capa de óxido que aparecería si no se pintara, y que la pintura también sustituye algunos gases atrapados en la película de óxido.

Así que si tienes un disipador de hierro (tengo entendido que las pruebas de papel en tubo de hierro), la pintura podría incluso ENFRIAR el disipador, si se aplica de una buena manera tal que se consigan capas de óxido reducidas y una fina capa de pintura. Extrapolando, si tu disipador tuviera o desarrollara una capa de oxidación aislante con el tiempo, pintarlo es bueno.

En el caso del aluminio, hay óxido, pero la capa de óxido es de sólo 4 nm y además el Al2O3 no es un aislante térmico serio. Así que en eso la pintura no es necesaria para mantener los óxidos lejos. Pintura adicional entonces sólo disminuirá la eficiencia de enfriamiento

Si realmente necesitas pintarlo, asegúrate de que la pintura ofrezca un aislamiento térmico mínimo y aplica una capa fina.

Answer 2

He aquí algunas reglas generales, con cifras aproximadas.

Pintar un disipador de aluminio extruido aumentará su coeficiente de emisividad de 0,09 a aproximadamente 0,94. A las temperaturas de las que hablamos, el color no importa en absoluto. Lo que cuenta es la opacidad de la superficie. El grosor de la capa de pintura afecta tanto a la radiación como a la conducción.

La pintura es menos conductora que el metal, así que no pinte su disipador a menos que la radiación disipe una proporción significativa del calor generado por la fuente. Esto sólo es probable en condiciones de convección natural. Si el disipador tiene ventilador, no lo pinte.

Cuanto más caliente esté una superficie en comparación con su entorno, más calor se irradiará en lugar de perderse por convección.

Un panel LED que funcione a 60 ºC con una superficie superior de aluminio desnudo abierta al aire irradiará aproximadamente el 10% del calor generado por los LED. Este porcentaje puede aumentar hasta el 50% si se pinta la superficie, con lo que casi se duplica la potencia que puede generar el panel.

He hecho una hoja de cálculo que realiza algunos cálculos aproximados para superficies horizontales planas: https://smokedprojects.blogspot.com/2021/06/dont-believe-hype-led-panels-run-hot.html

Answer 3

Depende de la conductividad térmica y la radiación de la pintura...

Si tienes pintura que irradie bien puedes mezclar algunos granos en ella para aumentar la superficie... Un poco de serrín de metal grande de aluminio haría el trabajo...

Answer 4

No pinte el disipador de calor, ya que será menos eficiente para irradiar el calor, ya que tendrá una capa adicional que cubre el disipador de calor. Disipador de calor negro hace mejor en irradiar el calor, pero es en un pequeño porcentaje de ventaja.

Si utiliza ventilador para soplar el disipador de calor, el color no importa mucho.

Answer 5

" Me enseñaron que las superficies negras son las que mejor irradian el calor "

Eso no es correcto. Un objeto negro absorbe un espectro de radiación más amplio que un cuerpo coloreado, pero el color en sí mismo no tiene ningún efecto sobre la eficacia de un radiador. Muchos disipadores son negros porque el anodizado negro es un proceso de bajo coste que evita la oxidación y la corrosión. Por cierto, también es un aislante, así que si es importante que un transistor esté en contacto eléctrico con su disipador, no se puede contar sólo con el contacto físico.