Kylfläns, färg och kylkapacitet

[rikkitikkitavi]

Gjorde ett litet experiment för att se färgens påverkan på en kylprofil. Färg är då emissivitet i IR i detta fallet.

Har riggat upp en u-profil i ren aluminium, 25X25X1000mm . Har sedan fäst på 5 st effektmotstånd mot kylflänsten som jag kan bränna på lite effekt, men bara längs ena halvan jämnt fördelade över ca 0,4m.

Har därefter testat med blank profil och svartmålad profil (sparymålad med standard färg)

Vid 24,5W förlusteffekt i motstånden mätte jag med
Blank profil- 68C i varmaste punkten , ca 46C dT
Svartmålad profil 56C i varmaste punkten, ca 35C dT

Noterbart var att den var knappt berörbar vid 68C , men ok vid 56. Man brukar lite skämtsamt säga att ingen bränner sig vid 50C och alla bränner sig vid 60C när man rör ngt.
Noterbart var också att den svartmålade, som var svartmålad i sin helhet

Det innebär nästan 25% bättre värmeavledning med svartmålad profil, tack vare högre strålning, i och med den högre emissiviteten mot en naken, rå aluminiumyta.
Uppskattningsvis epsilon 0,1 => 0,8 eller så. Hade jag målat den i Vantablack hade jag fått ner temperaturen någon grad till.
Jag har beräknat att ca 60mW avges med konvektion och ca 25mW med strålning per cm2 profil, men det förutsatte helt homogen profiltemperatur och det är beroende på konvektiva värmeöverföringstalet (inte helt lätt att uppskatta korrekt, ofta ganska stora fel +-25%) och hur svart den svarta färgen är i IR och hur täckande den är.

Det är under förutsättningarna i bilden. Lite getto men so what. Jag ville göra en jämförande mätning. Beräkningarn och estimaten stämmer hyfsat väl med empiriska resultat.
Teoretiskt möjligen lite bättre resultat än i verkligheten men det praktiska var fullt tillräckligt, det är temperaturen som är kritisk.

Nu skall jag kapa en-metersbiten i två halvmeters, skruva dit två rejäla LED lister på ca 4000lm vardera så är min växtbelysning redo.
Det hade varit lite tajt med 68C på profilen eftersom dioderna förmodligen hade varit runt 80C och det är max 85C. Nu blri det runt 70C med svarta profiler vilket är fullgott.

Men det är kul att se att verkligheten är som man lär sig fysiken ibland.

[Bonehead]

Kul experiment! Imponerande hur mycket bättre det funkar med svart färg.
Hur har du mätt upp temperaturerna?

[rikkitikkitavi]

Kontakttermometer med typ K element. Satte den på motsatt sida av ett motstånd, direkt mot profilen. Tog på en droppe olja bara.

Går med IR, men man måste ha tejp på ytan för att inte få stora mätfel.

[Glenn]

Jag har för mej jag läst nåt test innan (här ? eller någon annanstans ?) att färgen gjorde högst marginell effekt på hur bra det kylde ?

Vet också att det testats svarta och silverfärgade intercoolers (till turbobilar) och där har skillnaden inte ens varit mätbar, dock är ju det lite annorlunda då det är väldigt högt genomflöde.

[rikkitikkitavi]

I IR onrådet är alla färger grå...
I en intercooler dominerar konvektiv värmeöverföring, men den är många gånger högre än vad man får med egenkonvektion som i detta fallet då hastigheten är hög.

En fläktkyld kylfläns, ex en. CPU kylare har kanske 3 5 ggr högre värmeöverföring per ytenhet än vid egenkonvektion med rätt moderata hastigheter.


Jag är säker på att ni har läst faktasidaorna i elfakatalogen om kylflänsar

[HUGGBÄVERN]

Som gammal fysiker ... du ändrar väl bara en parameter åt gången?! Typ samma omgivingsatmosfär (temperatur, lufttryck, luftfuktighet) vid alla försöken?

[rikkitikkitavi]

Såklart. Försöket utfördes i vacuum

[Bjaellerud]

Jag gjorde ett likanande försök för länge sen, jag har även berättat om det i nån tråd här på forumet, men det är många år sen.
Jag använder två kylflänsar en blank och en svrt, eloxiderad.
Skruvade dit ett motstånd, kylarna var omkring 100 x 100 mm.
Motstånden sådana som ser ut som transistorer, har för mig 50 Ohm då jag oxo använder dem som RF last.
Med 12 V på båda blev de då varma.
Precis som trådstartaren säger här är det varmt vid 50 C och man bränner sig vid 60 C.
Effekten av den svarta var tydlig.
Jag mätte med en IR termometer, och den visa de samma temp när de båda flänsarna hade antagit rumstemp.
Men det visade sig, som av mig väntat, att den svarta var tydligt svalare, med samma tillförd effekt.
Jag fick omkring 10 % skillnad. Så färgen har betydelse, givetvis även storleken, men nu var de lika stora.....
Ett enkelt försök som verkligen tydligt visar resultat.
Minns att det var lite svårsmält av svaren i den tråden.

Kul att rikkitikkitavi påvisar liknande resultat!!!

Det går oxo att läsa i specifikationerna till kylflänsar av olika typer och färg att de svarta avger mer värme.

Ja ifrågasatte för länge sedan varför värmeelement i hus och särskilt i verkstäder, där de av någon anledning skulle målas med silverfärg.
Men fick inget gehör.... suck.
Ugnar, exxvis keramikugnar, glasugnar, större industriugnar, målas alltid med silverfärg, med avsikt att "läcka" så lite värme som möjligt.
Hemma har vi alla vita element, med värmepump och lite segt att få över 50 C så vore det bra att måla dem svarta. Men det behövs ju då på båda sidor....
Svarta element skulle ge samma värme till rummet, med lägre framledningstemp.

[HUGGBÄVERN]

Jag förstår att du också hade fläkt som rörde runt och fördelade vacuumet jämt .

(Jag försåg ett vacuumskåp på ett gammalt jobb med värmeelemenet för att värma brickor med kondensatorer. Det funkade inte så bra att få jämn spridning av värme trots tätt mellan elementen så chefen för mekanikkonstruktörerna föreslog en fläkt .... )


Som svar på Bjaellis: Varför har man svart T-tröja på sommaren ... och svarta kläder på vintern ...

[alexanderson]

Elkabel
Finns här någon som har testat om färgen på en elkabel påverkar kylkapaciteten ?
Jag gjorde en gång ett test(temperatur uppmätt med resistansmetoden, fyrtrådsmätning) med en strömbelastad elkabel upphängd fritt i luften. Kylkapaciteten var nästan exakt lika stor om kabeln var upphängd vertikalt som horisontellt.

[rikkitikkitavi]

Vita element är mest en fråga om estetik. Alla färger är gråa i IR om de inte är metallicfärger.
För flänsar med en temperatur på runt 50-60C har det alltså ca 25% betydelse. I takt med att temperaturen ökar så ökar konduktiv värmeavledning linjört med tempskillnaden men strålning ökar med temp ^4

F'ärg på elkabel borde inte ha betydelse i princip. För en kabel borde inte orienteringen spela jättestor roll, men däremot hur lätt luft kan strömma omkring den. Om den inte är extremt varm kanske så den glöder, då kanske det blir lustig termik?

För kylflänsar spelar det stor roll tack vare densitetskillnaden som uppstår på omgivande luft ger en skorstenseffekt. De mest extrema för forcerad kylning med täta fenor däremot blir det svårt att få igång luftkonvektionen pga luften har ett visst flödesmotstånd. Men en friliggande kabel.

Bjaellerud, att mäta IR på naken aluminium ger stora mätfel.

Jag vet ett fall med ett spektroskopiskt mätinstrument där man kylde den ljusavgivande objektet med en kvävgasström som skyddade det mot oxidering men också från extrem överhettning, kvävgasflödet var så pass stort så att objektet att det hade ljudhastighet på ytan av objektet.

[Bjaellerud]

Ja varför har man olika färger på kläder?
MODESAKER förstås, vi har alla fått lära oss att man använder mest vita kläder på sommaren för att det är svalare, men det är numera mest en modesak.
Att Araberna använder svarta särkar beror på att de tar upp värmen och särken är luftig så det blåser igenom. Men där har säkert mode en viss inverkan oxo.
Kläder och mode har ingenting i övrigt att göra med kylflänsars färg.

Däremot finns det väl lite mode i svarta kylflänsar, men även inbyggda kylflänsar kan vara svart så även där har färgen betydelse för att avge värme.

Att det blir mätfel är klart, att IR mäta på blank al, visst, men jag skrev oxo att jag mätte på samma flänsar när de hade antagit rumstemperatur, och att mina tester inte var så värst vetenskapliga.
Att jag tydligt fick 10 %, skillnad visar i alla fall att färgen har betydelse.
Att oxo databladen på kylare påvisar skillnad mellan blank och svart kylfläns.

De kylare vi använder jobbar inte i vacum, att bruka fläkt på vacum var ju smart..... Men vacum är ganska mycket, från nära totalt vacum till ett litet undertryck.
Ordet är brett.


Däremot ser vi sällan CPU kylare som bygger på monterad fläkt som är svarta.

Roysan

[HUGGBÄVERN]

Har man fläkt till kylflänsen torde den mesta värmen försvinna genom konvektion. Tänker jag.

[rikkitikkitavi]

Du tänker rätt, om det inte är en väldigt varm fläns.

Som jag skrev tidigare, 3-5 ggr mer med fläkt via konvektiv värmeövrrföring.

[HUGGBÄVERN]

Det som är kul är att man kan lätt räkna på utstrålningen (om vi tittar på strålning enbart).



(PSS sätt kan man räkna på vad en 2m² stor 37-gradig människa strålar ut och fundera över varför vi inte fryser ihjäl.)