الموصلية الحرارية للمعادن

شرح القيم المقارنة لأجهزة التدفئة

من البيانات المقدمة أعلاه ، يمكن ملاحظة أن جهاز التسخين ثنائي المعدن لديه أعلى معدل لنقل الحرارة. من الناحية الهيكلية ، يتم تقديم مثل هذا الجهاز بواسطة RIFAR في علبة من الألمنيوم المضلع. حيث توجد الأنابيب المعدنية ، يتم تثبيت الهيكل بأكمله بإطار ملحوم. يتم تثبيت هذا النوع من البطاريات في المنازل التي تحتوي على عدد كبير من الطوابق ، وكذلك في البيوت والمنازل الخاصة. عيب هذا النوع من أجهزة التسخين هو تكلفته العالية.

الأهمية! عند تركيب هذا النوع من البطاريات في منازل بها عدد كبير من الطوابق ، فمن المستحسن أن يكون لديك محطة مرجل خاصة بك ، والتي تحتوي على وحدة معالجة المياه. يرتبط هذا الشرط للإعداد الأولي لسائل التبريد بخصائص بطاريات الألومنيوم.

يمكن أن تكون عرضة للتآكل الكهروكيميائي عندما تدخل في صورة ذات جودة رديئة من خلال شبكة التدفئة المركزية. لهذا السبب ، يوصى بتركيب سخانات الألمنيوم في أنظمة تدفئة منفصلة.

تفقد بطاريات الحديد الزهر في هذا النظام المقارن للمعلمات بشكل كبير ، ولديها نقل حرارة منخفض ، ووزن كبير للسخان. ولكن ، على الرغم من هذه المؤشرات ، فإن المشعات MS-140 مطلوبة من قبل السكان ، والتي تسببها هذه العوامل:

مدة التشغيل الخالي من المشاكل ، وهو أمر مهم في أنظمة التدفئة.
مقاومة التأثيرات السلبية (التآكل) للحامل الحراري.
القصور الذاتي للحديد الزهر.

يعمل هذا النوع من أجهزة التسخين منذ أكثر من 50 عامًا ، لأنه لا يوجد فرق في جودة تحضير حامل الحرارة. لا يمكنك وضعها في المنازل حيث قد يكون هناك ضغط عمل مرتفع لشبكة التدفئة ، والحديد الزهر ليس مادة متينة.

مقارنة بخصائص أخرى

سبق ذكر إحدى ميزات تشغيل البطارية - القصور الذاتي - أعلاه. ولكن لكي تكون المقارنة بين مشعات التدفئة صحيحة ، يجب أن يتم ذلك ليس فقط من حيث نقل الحرارة ، ولكن أيضًا في معايير مهمة أخرى:

• العمل والضغط الأقصى ؛
• كمية المياه الموجودة
• الجماعية.

يحدد الحد من ضغط التشغيل ما إذا كان يمكن تركيب السخان في مباني متعددة الطوابق حيث يمكن أن يصل ارتفاع عمود الماء إلى مئات الأمتار. بالمناسبة ، لا ينطبق هذا القيد على المنازل الخاصة ، حيث الضغط في الشبكة ليس عالياً بالتعريف. يمكن أن تعطي مقارنة سعة المشعات فكرة عن الكمية الإجمالية للمياه في النظام التي ستحتاج إلى التسخين. حسنًا ، كتلة المنتج مهمة في تحديد مكان وطريقة إرفاقه.

كمثال ، يظهر أدناه جدول مقارنة لخصائص مشعات التسخين المختلفة من نفس الحجم:

ملحوظة. في الجدول ، يتم أخذ سخان من 5 أقسام كوحدة واحدة ، باستثناء المدفأة الفولاذية ، وهي لوحة واحدة.

الموصلية الحرارية وكثافة الألمنيوم

يوضح الجدول الخصائص الفيزيائية الحرارية للألمنيوم Al اعتمادًا على درجة الحرارة. يتم إعطاء خصائص الألمنيوم في نطاق درجات حرارة واسع - من سالب 223 إلى 1527 درجة مئوية (من 50 إلى 1800 كلفن).

كما يتضح من الجدول ، تبلغ الموصلية الحرارية للألمنيوم في درجة حرارة الغرفة حوالي 236 وات / (م درجة) ، مما يجعل من الممكن استخدام هذه المادة لتصنيع المشعات ومشتتات الحرارة المختلفة.

بالإضافة إلى الألومنيوم ، يتميز النحاس أيضًا بموصلية حرارية عالية. أي معدن له أعلى موصلية حرارية؟ من المعروف أن الموصلية الحرارية للألمنيوم في درجات الحرارة المتوسطة والعالية لا تزال أقل من تلك الخاصة بالنحاس ، ومع ذلك ، عند التبريد إلى 50 كلفن ، تزداد الموصلية الحرارية للألمنيوم بشكل كبير وتصل إلى قيمة 1350 وات / (م درجة). في النحاس ، عند درجة الحرارة المنخفضة هذه ، تصبح قيمة التوصيل الحراري أقل من تلك الخاصة بالألمنيوم وتبلغ 1250 وات / (م درجة).

يبدأ الألمنيوم في الذوبان عند درجة حرارة 933.61 كلفن (حوالي 660 درجة مئوية) ، بينما تخضع بعض خواصه لتغيرات كبيرة. يتم تقليل قيم الخصائص مثل الانتشار الحراري وكثافة الألمنيوم والتوصيل الحراري بشكل كبير.

يتم تحديد كثافة الألمنيوم بشكل أساسي من خلال درجة حرارته وتعتمد على حالة تراكم هذا المعدن. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 27 درجة مئوية ، تكون كثافة الألمنيوم 2697 كجم / م 3 ، وعند تسخين هذا المعدن إلى درجة انصهار (660 درجة مئوية) ، تصبح كثافته 2368 كجم / م 3. يرجع الانخفاض في كثافة الألمنيوم مع زيادة درجة الحرارة إلى تمدده عند التسخين.

من هنا

يوضح الجدول قيم التوصيل الحراري للمعادن (غير الحديدية) ، وكذلك التركيب الكيميائي للمعادن والسبائك التقنية في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 600 درجة مئوية.

معادن غير حديدية وسبائك: نيكل نيكل ، مونيل ، نيتشروم ؛ سبائك النيكل (وفقًا لـ GOST 492-58): cupronickel NM81 و NM70 و Constantan NMMts 58.5-1.54 و kopel NM 56.5 و monel NMZhMts و K-monel و alumel و chromel و manganin NMMts 85-12 ، invar ؛ سبائك المغنيسيوم (وفقًا لـ GOST 2856-68) والإلكترون والبلاتين والروديوم ؛ الجنود الناعمون (وفقًا لـ GOST 1499-70): القصدير النقي ، والرصاص ، و POS-90 ، و POS-40 ، و POS-30 ، وسبائك الورد ، وسبائك الخشب. أكمل القراءة →

ما كل نفس لوضع المبرد؟ أعتقد أن كل واحد منا سأل نفس السؤال عندما جئنا إلى السوق أو إلى متجر قطع غيار ، ونفحص مجموعة كبيرة من المشعات لكل ذوق ، مما يرضي حتى أكثر الأشخاص الذين يصعب إرضاؤهم. هل تريد صفين ، ثلاثة صفوف ، أكبر ، أصغر ، مع قسم كبير بقسم صغير ، ألومنيوم ، نحاسي. هذا هو بالضبط المعدن الذي يتكون منه المبرد وسيتم مناقشته.

يعتقد البعض أن النحاس. هؤلاء هم المؤمنون القدامى الأصليون ، كما كان سيُطلق عليهم في القرن السابع عشر. نعم ، إذا لم نأخذ سيارات جديدة من القرن العشرين ، فقد تم تركيب مشعات نحاسية في كل مكان. بغض النظر عن الطراز والطراز ، سواء كانت سيارة صغيرة اقتصادية أو شاحنة ثقيلة متعددة الأطنان. لكن هناك جيش آخر من مالكي السيارات يزعمون أن المشعات المصنوعة من الألومنيوم أفضل من المشعات النحاسية. لأنها مثبتة على سيارات حديثة جديدة ، على محركات للخدمة الشاقة تتطلب تبريد عالي الجودة.

والأكثر إثارة للاهتمام ، أنهم بخير. كلاهما له إيجابيات وسلبيات بالطبع. الآن لدرس القليل من الفيزياء. أفضل مؤشر ، في رأيي ، هو الأرقام ، أي معامل التوصيل الحراري. بعبارات بسيطة ، هذه هي قدرة المادة على نقل الطاقة الحرارية من مادة إلى أخرى. أولئك. لدينا المبرد ، المبرد مصنوع من المعدن N- عشر والبيئة. نظريًا ، كلما ارتفع المعامل ، زادت سرعة أخذ المبرد للطاقة الحرارية من المبرد وإطلاقها في البيئة بشكل أسرع.

لذا ، فإن الموصلية الحرارية للنحاس هي 401 واط / (م * كلفن) ، والألمنيوم - من 202 إلى 236 واط / (م * كلفن). لكن هذا في ظل ظروف مثالية. يبدو أن النحاس قد انتصر في هذا النزاع ، ولكن هذا هو "+1" لمشعات النحاس. الآن ، بصرف النظر عن كل شيء ، من الضروري النظر في التصميم الفعلي للمشعات نفسها.

أنابيب نحاسية في قاعدة المبرد ، وكذلك أشرطة نحاسية من مشعاع الهواء لنقل الحرارة المستقبلة إلى البيئة. تسمح الخلايا الكبيرة من قرص العسل بالرادياتير بتقليل فقدان سرعة تدفق الهواء والسماح بضخ كمية كبيرة من الهواء لكل وحدة زمنية. يقلل التركيز المنخفض جدًا لجزء الشريط من المبرد من كفاءة نقل الحرارة ويزيد من تركيز وقوة التسخين المحلي للرادياتير.

لقد وجدت نوعين من المشعات يعتمدان على أنابيب الألمنيوم والفولاذ. هنا ليس الجزء غير المهم ، لأن. الموصلية الحرارية للصلب منخفضة للغاية مقارنة بالألمنيوم ، فقط 47 وات / (م * كلفن). وفي الواقع ، فقط بسبب الاختلاف الكبير في الأداء ، لم يعد الأمر يستحق تركيب مشعات الألمنيوم بأنابيب فولاذية. على الرغم من أنها أقوى من الألومنيوم الأصيل وتقلل من خطر التسرب من الضغط العالي ، على سبيل المثال ، مع وجود صمام عالق في غطاء خزان التمدد.يزيد التركيز العالي لألواح الألمنيوم على الأنابيب من مساحة المبرد المنفوخ بالهواء ، مما يزيد من كفاءته ، ولكن في نفس الوقت تزداد مقاومة تدفق الهواء ويقل حجم الهواء الذي يتم ضخه.

تطورت سياسة التسعير في السوق بطريقة تجعل مشعات النحاس أغلى بكثير من مشعات الألمنيوم. من الصورة العامة ، يمكننا أن نستنتج أن كلا المشعاعات جيدة بطريقتها الخاصة. أي واحد تختار على أي حال؟ هذا السؤال متروك لك.

كيفية حساب الطاقة الحرارية بشكل صحيح

لا يمكن للترتيب الكفء لنظام التدفئة في المنزل الاستغناء عن الحساب الحراري لقوة أجهزة التدفئة اللازمة لتدفئة المباني. هناك طرق بسيطة مجربة لحساب ناتج الحرارة للسخان. اللازمة لتدفئة الغرفة. كما يأخذ في الاعتبار موقع المبنى في المنزل على النقاط الأساسية.

• الجانب الجنوبي من المنزل يتم تسخينه لكل متر مكعب بمساحة 35 واط. الطاقة الحرارية.
• يتم تسخين الغرف الشمالية للمنزل بالمتر المكعب بـ 40 وات. الطاقة الحرارية.

للحصول على إجمالي الطاقة الحرارية المطلوبة لتدفئة مباني المنزل ، من الضروري مضاعفة الحجم الفعلي للغرفة بالقيم المعروضة وإضافتها بعدد الغرف.

الأهمية! لا يمكن أن يكون نوع الحساب المقدم دقيقًا ، فهذه قيم مكبرة ، ويتم استخدامها لعرض عام للعدد المطلوب من أجهزة التسخين. يتم حساب أجهزة التسخين ثنائية المعدن ، وكذلك بطاريات الألومنيوم ، بناءً على المعلمات المحددة في بيانات جواز سفر المنتج

وفقًا للوائح ، فإن قسم هذه البطارية يساوي 70 وحدة من الطاقة (DT)

يتم حساب أجهزة التسخين ثنائية المعدن ، وكذلك بطاريات الألومنيوم ، بناءً على المعلمات المحددة في بيانات جواز سفر المنتج. وفقًا للوائح ، فإن قسم هذه البطارية يساوي 70 وحدة من الطاقة (DT).

ما هو وكيف نفهم؟ يمكن الحصول على تدفق حرارة جواز السفر لقسم البطارية بشرط تزويد حامل حرارة بدرجة حرارة 105 درجة. للحصول على درجة حرارة 70 درجة في نظام التدفئة العائد للمنزل. تؤخذ درجة الحرارة الأولية في الغرفة على أنها 18 درجة مئوية.

يسخن المبرد إلى 105 درجة

DT = (درجة حرارة وسيط الإمداد + درجة حرارة وسط الرجوع) / 2 ، ناقص درجة حرارة الغرفة. ثم قم بضرب البيانات الموجودة في جواز سفر المنتج بمعامل التصحيح ، والذي يتم توفيره في كتب مرجعية خاصة لقيم مختلفة من DT. من الناحية العملية ، يبدو الأمر كما يلي:

• نظام التسخين يعمل بتزويد مباشر 90 درجة بتجهيز 70 درجة ، درجة حرارة الغرفة 20 درجة.
• الصيغة هي (90 + 70) / 2-20 = 60 ، DT = 60

وفقًا للكتاب المرجعي ، نبحث عن مُعامل لهذه القيمة يساوي 0.82. في حالتنا ، نضرب تدفق الحرارة 204 في عامل 0.82 ، ونحصل على تدفق الطاقة الحقيقي = 167 وات.

مقارنة الطاقة الحرارية

إذا درست القسم السابق بعناية ، يجب أن تفهم أن انتقال الحرارة يتأثر بشكل كبير بدرجات حرارة الهواء والمبرد ، وهذه الخصائص لا تعتمد كثيرًا على المبرد نفسه. ولكن هناك عامل ثالث - مساحة سطح التبادل الحراري ، وهنا يلعب تصميم وشكل المنتج دورًا كبيرًا. لذلك ، من الصعب مقارنة سخان لوحة فولاذي بسخان من الحديد الزهر بشكل مثالي ، لأن أسطحهما مختلفة جدًا.

العامل الرابع الذي يؤثر على انتقال الحرارة هو المادة التي صنع منها السخان. قارن بنفسك: 5 أقسام من المبرد المصنوع من الألومنيوم GLOBAL VOX بارتفاع 600 مم ستعطي 635 وات عند DT = 50 درجة مئوية. يمكن للبطارية الرجعية المصنوعة من الحديد الزهر DIANA (GURATEC) من نفس الارتفاع ونفس عدد الأقسام توفير 530 وات فقط في نفس الظروف (Δt = 50 درجة مئوية). يتم نشر هذه البيانات على المواقع الرسمية للمصنعين.

ملحوظة. خصائص منتجات الألمنيوم والمنتجات ثنائية المعدن من حيث الطاقة الحرارية متطابقة تقريبًا ، ولا جدوى من المقارنة بينهما.

يمكنك محاولة مقارنة الألمنيوم بالرادياتير ذو الألواح الفولاذية ، بأخذ أقرب حجم قياسي مناسب للحجم. يبلغ إجمالي الطول الإجمالي للأجزاء الخمسة المذكورة من الألمنيوم GLOBAL والتي يبلغ ارتفاعها 600 مم حوالي 400 مم ، وهو ما يتوافق مع لوحة KERMI 600x400 الفولاذية. اتضح أنه حتى الجهاز الصلب المكون من ثلاثة صفوف (النوع 30) سوف ينتج 572 وات فقط عند Δt = 50 درجة مئوية. لكن ضع في اعتبارك أن عمق المبرد GLOBAL VOX يبلغ 95 مم فقط ، وأن ألواح KERMI تبلغ 160 مم تقريبًا. وهذا يعني أن انتقال الحرارة العالية للألمنيوم يجعل نفسه محسوسًا ، وهو ما ينعكس في الأبعاد.

في ظروف نظام التدفئة الفردي لمنزل خاص ، ستعمل البطاريات من نفس الطاقة ، ولكن من معادن مختلفة ، بشكل مختلف. لذلك ، فإن المقارنة متوقعة تمامًا:

1. يتم تسخين المنتجات ثنائية المعدن والألمنيوم بسرعة وتبريدها. يعطي مزيدًا من الحرارة على مدار فترة زمنية ، ويعيد الماء البارد إلى النظام.
2. تحتل مشعات الألواح الفولاذية موقعًا متوسطًا ، حيث إنها لا تنقل الحرارة بشكل مكثف. لكنها أرخص وأسهل في التثبيت.
3. أغلى وأغلى سخانات الحديد الزهر ، تتميز بفترة تسخين طويلة وتبريد ، مما يؤدي إلى تأخير طفيف في التنظيم التلقائي لتدفق المبرد بواسطة رؤوس ثرموستاتية.

مما سبق ، استنتاج بسيط يقترح نفسه.

بغض النظر عن المواد التي يتكون منها المبرد ، الشيء الرئيسي هو أنه تم اختياره بشكل صحيح من حيث القوة ويناسب المستخدم من جميع النواحي. بشكل عام ، للمقارنة ، لا يضر التعرف على جميع الفروق الدقيقة لتشغيل جهاز معين ، وكذلك المكان الذي يمكن تثبيته فيه

حساب الطاقة الحرارية

لتنظيم تدفئة المكان ، من الضروري معرفة القدرة المطلوبة لكل منهما ، ثم حساب انتقال حرارة المبرد. يتم تحديد استهلاك الحرارة لتدفئة الغرفة بطريقة بسيطة إلى حد ما. اعتمادًا على الموقع ، يتم أخذ قيمة الحرارة للتدفئة 1 م 3 من الغرفة ، وهي 35 وات / م 3 للجانب الجنوبي من المبنى و 40 وات / م 3 للجانب الشمالي. يتم ضرب الحجم الفعلي للغرفة بهذه القيمة ونحصل على الطاقة المطلوبة.

الانتباه! الطريقة المذكورة أعلاه لحساب الطاقة المطلوبة هي طريقة موسعة ، تؤخذ نتائجها في الاعتبار فقط كمبدأ توجيهي. من أجل حساب بطاريات الألومنيوم أو البطاريات ثنائية المعدن ، يجب أن يبدأ المرء من الخصائص المحددة في وثائق الشركة المصنعة

وفقًا للمعايير ، يتم إعطاء طاقة قسم واحد من المبرد هناك عند DT = 70. وهذا يعني أن قسمًا واحدًا سيعطي تدفق الحرارة المحدد عند درجة حرارة سائل التبريد عند التزويد 105 درجة مئوية ، وعند الإرجاع - 70 ºС. في هذه الحالة ، يُفترض أن تكون درجة الحرارة المحسوبة للبيئة الداخلية 18 درجة مئوية

من أجل حساب بطاريات الألومنيوم أو البطاريات ثنائية المعدن ، يجب أن يبدأ المرء من الخصائص المحددة في وثائق الشركة المصنعة. وفقًا للمعايير ، يتم إعطاء طاقة قسم واحد من المبرد هناك عند DT = 70. وهذا يعني أن قسمًا واحدًا سيعطي تدفق الحرارة المحدد عند درجة حرارة سائل التبريد عند التزويد 105 درجة مئوية ، وعند الإرجاع - 70 ºС. في هذه الحالة ، يُفترض أن تكون درجة حرارة تصميم البيئة الداخلية 18 درجة مئوية.

بناءً على طاولتنا ، فإن نقل الحرارة لقسم واحد من المبرد ثنائي المعدن بحجم بين المحاور 500 مم هو 204 واط ، ولكن فقط عند درجة حرارة في أنبوب الإمداد 105 درجة مئوية. في الأنظمة الحديثة ، خاصة الأنظمة الفردية ، لا توجد درجة حرارة عالية ، على التوالي ، وستنخفض طاقة الخرج. لمعرفة التدفق الحراري الحقيقي ، يجب عليك أولاً حساب المعامل DT للظروف الحالية باستخدام الصيغة:

DT = (tsub + trev) / 2 - troom ، حيث:

• tpod - درجة حرارة الماء في خط أنابيب الإمداد ؛
• tobr - نفس الشيء ، في خط العودة ؛
• troom هي درجة الحرارة داخل الغرفة.

بعد ذلك ، يتم ضرب نقل حرارة لوحة المبرد بعامل التصحيح ، اعتمادًا على قيمة DT وفقًا للجدول:

على سبيل المثال ، مع جدول المبرد 80/60 درجة مئوية ودرجة حرارة الغرفة 21 درجة مئوية ، فإن معلمة DT ستكون مساوية لـ (80 + 60) / 2 - 21 = 49 ، وسيكون عامل التصحيح 0.63. ثم سيكون التدفق الحراري لقسم واحد من نفس المبرد ثنائي المعدن 204 × 0.63 = 128.5 وات. بناءً على هذه النتيجة ، يتم تحديد عدد الأقسام.

https://youtube.com/watch؟v=nSewFwPhHhM

الشوائب في سبائك النحاس

من هنا

تنقسم الشوائب الموجودة في النحاس (وبالطبع التفاعل معها) إلى ثلاث مجموعات.

محاليل صلبة تتشكل من النحاس

تتضمن هذه الشوائب الألومنيوم والأنتيمون والنيكل والحديد والقصدير والزنك ، إلخ. هذه الإضافات تقلل بشكل كبير من التوصيل الكهربائي والحراري. تشمل الدرجات المستخدمة بشكل أساسي لإنتاج العناصر الموصلة M0 و M1. إذا كان الأنتيمون موجودًا في تكوين سبيكة النحاس ، فإن عمله الساخن بالضغط يكون أكثر صعوبة.

الشوائب التي لا تذوب في النحاس

وتشمل هذه الرصاص والبزموت وما إلى ذلك. لا تؤثر هذه الشوائب على التوصيل الكهربائي للمعدن الأساسي ، مما يجعل من الصعب معالجتها بالضغط.

الشوائب التي تشكل مركبات كيميائية هشة مع النحاس

تشمل هذه المجموعة الكبريت والأكسجين ، مما يقلل من التوصيل الكهربائي وقوة المعدن الأساسي. يسهل وجود الكبريت في سبائك النحاس بشكل كبير من قدرتها على الماكينة عن طريق القطع.