专业热设计经验总结之不同表面处理对散热的影响


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     1. 概述

    材料表面处理不同,表面的辐射率也会不同,导致辐射散热能力也会不同。 铝导电氧化、铝阳极氧化、铝表面喷塑喷漆,这些表面处理对辐射散热到底有怎样的影响,需通过实验数据给出答案。 对同样形状的铝块+粗糙表面、铝块+光滑表面、铝块+导电氧化、铝块+本色阳极氧化、铝块+亮黑阳极氧化、铝块+喷砂无光黑色阳极氧化、铝块+白色喷塑、铝块+黑色喷塑、不锈钢块光滑表面进行散热实验,得出不同表面处理对辐射散热的影响。

    2. 实验方案

     1. 散热块尺寸为 61*61*10mm,表面积约为100cm2,使用稳压电源给加热电阻供电,调节加热功率为5W(5.12V*0.97A),散热块的实物以及实验照片如图1、2所示。待温度稳定之后,记录散热块的表面温度。 2. 实验环境: 封闭房间,不开窗、不开门、不开空调,对流相对较弱。室温。 3. 由于没有足够多的实验设备同时对所有散热块进行实验,只能用一套测试设备在不同时间对各个散热块进行实验,这样一来,就不可避免的存在各个散热块的外界散热条件不同,比如房间内对流情况不同、环境温度变化以及温度稳定情况主观判断差异等。

    3. 实验结果及分析:

    实验数据如表1所示,其中黑色阳极氧化(包括亮黑或和无光两种)和黑色、白色喷塑的散热块表面温升最低,约为35℃;其次为本色阳极氧化,为37.1℃;然后为不锈钢散热块,温升为43.1℃;表面温升最高的为导电氧化和铝光滑表面以及粗糙表面的散热块,约为45℃。 同时,在实验中,使用红外测温仪(如图3),调节辐射率,直到测得散热块的表面温度和热电偶测得的数值较为接近,将该辐射率作为此散热块表面的辐射率的参考值,见表1。

    4. 结论:

    1、黑色阳极氧化(包括亮黑或和无光两种)和黑色、白色喷塑的散热块的表面辐射率最高,约为0.85,表面辐射散热能力最强;本色阳极氧化其次;然后为不锈钢表面;表面辐射散热能力最差的为导电氧化和铝光滑表面以及粗糙表面。具体数据见表1。

    5. 仿真比较:

    环境温度:30C; 尺寸: 61*61*10mm; 导热率: 205; 表面发射率: 0.8;