散熱片是黑色好還是白色好?

在工作的過程中,很多人說散熱片要做陽極,但是搞不清楚黑色好還是白色好。下面我們就做了一個(gè)分析:
其實(shí)這個(gè)問題關(guān)鍵是輻射率的問題,在工業(yè)中,白色和黑色的陽極氧化使用的藥水是不同的,那它們表面的屬性是一樣的嗎?我們假設(shè)是一樣的,都為0.85。

那有兩種工況需要討論:

散熱片不暴露在大氣中:

比如筆記本,PC電源。這種情況下,問題就簡單了,散熱片是白色和黑色都無所謂,因?yàn)樗鼈兊妮椛渎适窍嗤?,不論是?qiáng)制散熱片還是自然散熱,其表面的輻射熱交換量是相同的。

散熱片暴露在大氣中:

比如工控機(jī),LED路燈。這時(shí)就需要考慮太陽輻射了。我們做個(gè)思維實(shí)驗(yàn):相同吸收率陽極氧化的2種散熱片,一個(gè)反射全部可見光 為白色,一個(gè)吸收全部可見光 為黑色。在純可見光(比如LED燈)的暴曬下,他們的溫度哪個(gè)高?答案當(dāng)然是黑色比較高,因?yàn)樗杖靠梢姽獍。樟四芰?,沒有機(jī)械能,必然內(nèi)能增加。那把白色和黑色放在太陽光下呢?可見光對白色不做功,而其他波長的電磁波(紅外,紫外)白色和黑色都照單全收,所以白色的溫度還是比黑色低。那會低多少呢?這個(gè)就要計(jì)算可見光對黑色物質(zhì)做了多少功,需要知道的物理量有:比熱容,質(zhì)量,可見光的頻率,波長等參數(shù)。比較復(fù)雜,不做討論。
所以,各種情況下,看起來白色的散熱片都可以通吃。但不要忘記我們的前提:白色和黑色藥水在散熱片表面的輻射率是相同的。

那為什么大家都說黑色的好呢?有幾點(diǎn)原因:

“黑體”輻射率最大的概念使某些外行想當(dāng)然的以為黑色的陽極氧化輻射率高。
不排除某種工藝使黑色的輻射率高于白色。(這個(gè)需要再研究一下,我也沒有數(shù)據(jù))。

附幾點(diǎn)常識:

可見光的波長約為0.38-0.76μm。
工業(yè)上,2000K以下溫度的物體發(fā)出的波長為0.38-100μm。
太陽是一個(gè)高溫輻射源,太陽電磁輻射中99.9%的能量集中在紅外區(qū),可見光區(qū)和紫外區(qū)。其波長范圍大約為0.295~2.5μ。短于0.295 μm和大于2.5 μm波長的太陽輻射,因地球大氣中臭氧、水氣和其他大氣分子的強(qiáng)烈吸收,不能到達(dá)地面。所以我們一般只討論0.295~2.5μ的波長范圍。
物體本身的顏色:如果一個(gè)物體看起來是白色,那表示它表面的物質(zhì)反射了所有的可見光,(但還是吸收熱輻射)。如果它看起來是黑色,那表示它表面的物質(zhì)吸收了所有的可見光,(但仍會發(fā)出熱輻射)。
表面處理除了陽極氧化還有噴粉,噴漆等。各有優(yōu)劣。

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