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转—辐射传热的强化及热辐射涂料

2014-05-28 13:15阅读:
来源:http://blog.sina.cn/dpool/blog/s/blog_97e3177601015k10.html?vt=4

辐射传热的强化及热辐射涂料

1. 辐射传热的强化


对于自然对流冷却的电子产品,辐射传热量占电子产品发热量的一定比例,强化辐射传热能对改善产品散热有一定的作用。

强化辐射传热有两条途径,一是增大有效热辐射面积,一是提高的表面热辐射率。由于前者受结构设计的制约(结构设计首先要满足产品功能及对流传热的要求),所以后面一种方法更为常用。

提高物体表面热辐射率的方法主要有铝表面阳极氧化、喷漆以及喷涂辐射散热涂料(因为一般油漆的表面热辐射率已经接近1,所以单从强化热辐射的角度,热辐射涂料不会比油漆的散热效果好很多)等。


通过提高表面的热辐射率来改善热辐射须考虑以下几个因素:
(1)热源表面的温度:如表1所示,热源表面温度越高,提高表面热辐射率降低温度的幅值越大;


1 北京志盛威华科技:ZS-411辐射散热涂料降温幅值表(常温测试)
热源表面温度(℃)
40
60
80
100
200
300
400
降温幅值(℃)
6
15
23
30
50
70
85



2)热源表面的状况:热源表面的热辐射率都在1.0以内,其数值越小,提高表面热辐射率后降温越明显;
3)热源表面的结构:热源表面是凸表面(图1a),提高表面辐射率降温效果比较明显;热源表面是凹表面(如图1b所示,带有翅片的散热器都可以看作是凹表面),提高表面热辐射率降温效果会打折扣,因为凹表面大部分的热辐射是内向的,其热辐射不能直接到达外部环境空间。


转—辐射传热的强化及热辐射涂料
2. 热辐射涂料
1 常见物体表面的发射率
材料类别和表面状况
温度 (C
法向发射率
磨光的铜
20
0.03
氧化的铜
50
0.60.7
磨光的铝
50500
0.040.06
严重氧化的铝
50500
0.20.3
玻璃
3885
0.94
碳化硅涂料
10101400
0.820.92
各种颜色的油漆
100
0.920.96




1)油漆
油漆的表面发射率较高,可以用来喷涂于散热器表面,增强辐射换热,不过油漆导热系数较低,所以要控制油漆喷涂的厚度。
2)碳化硅
碳化硅(SiC)具有较高的导热系数,以及较高的表面辐射率(0.82~0.92),常被用作增大物体表面发射率的涂料成分。
台湾凯乐士股份有限公司(http://www.kallex.com.tw/)碳化硅材料开发的散热涂料已应用于铝合金散热鳍片表面之喷涂。其碳化硅辐射涂料导热系数130~160 W/K-m,辐射率约0.9
3)纳米碳球
纳米碳球是纳米碳材料的一种(纳米碳材料主要包括三种类型:碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球),碳簇材料(黑体)辐射冷却效果佳,辐射率达98%,纳米碳涂层具有很好的辐射散热效果。
厦门宇晶电子科技开发有限公司(http://www.actwinworld.com/)利用纳米碳球与氮化硼涂料技术,开发的辐射散热涂料有良好的导热(导热系数:500W/m.k)与辐射散热效果(发射率:0.98)。
4ZS-411型辐射散热涂料
北京志盛威华科技发展有限公司(http://www.zswhua.com/)开发的ZS-411型辐射散热涂料(双组分液体),可以直接喷涂在物体表面,涂料发射率约为0.90,并且涂料固化后可以形成良好的热反射表面,其膜面热吸收比仅为0.100.40,所以该材料表面热发射强于热吸收(一般材料吸收比等于发射率),更有利于散热。不过该涂料导热系数较低(0.031 W/K-m)。

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