Топлопроводимост на метали

Обяснение на сравнителни стойности на отоплителните уреди

От данните, представени по-горе, може да се види, че биметалното нагревателно устройство има най-висока скорост на топлопреминаване. Конструктивно такова устройство е представено от RIFAR в оребрен алуминиев корпус. в които са разположени метални тръби, цялата конструкция е закрепена със заварена рамка. Този тип батерии се монтират в къщи с голям брой етажи, както и във вили и частни къщи. Недостатъкът на този тип отоплително устройство е високата му цена.

Важно! Когато този тип батерии се монтират в къщи с голям брой етажи, препоръчително е да имате собствена котелна станция, която има устройство за пречистване на вода. Това условие за предварителна подготовка на охлаждащата течност е свързано със свойствата на алуминиевите батерии.

те могат да бъдат подложени на електрохимична корозия, когато попаднат в некачествена форма през централната отоплителна мрежа. Поради тази причина алуминиевите нагреватели се препоръчват да се монтират в отделни отоплителни системи.

Чугунените батерии в тази сравнителна система от параметри губят значително, имат нисък топлопренос, голямо тегло на нагревателя. Но въпреки тези показатели, радиаторите MS-140 са търсени от населението, което се дължи на такива фактори:

Продължителността на безпроблемна работа, която е важна при отоплителните системи.
Устойчивост на негативните ефекти (корозия) на топлоносителя.
Топлинна инерция на чугун.

Този тип отоплително устройство работи повече от 50 години, за него няма разлика в качеството на подготовката на топлоносителя. Не можете да ги поставите в къщи, където може да има високо работно налягане на отоплителната мрежа, чугунът не е издръжлив материал.

Сравнение по други характеристики

Една особеност на работата на батерията - инерционност - вече беше спомената по-горе. Но за да бъде правилно сравнението на отоплителните радиатори, то трябва да се направи не само по отношение на топлопреминаването, но и по други важни параметри:

работно и максимално налягане;
количеството на съдържащата се вода;
маса

Ограничението на работното налягане определя дали нагревателят може да се монтира в многоетажни сгради, където височината на водния стълб може да достигне стотици метри. Между другото, това ограничение не важи за частни къщи, където налягането в мрежата не е високо по дефиниция. Сравняването на капацитета на радиаторите може да даде представа за общото количество вода в системата, която ще трябва да се нагрее. Е, масата на продукта е важна при определянето на мястото и метода на неговото закрепване.

Като пример по-долу е показана сравнителна таблица на характеристиките на различни отоплителни радиатори със същия размер:

Забележка. В таблицата нагревател от 5 секции е взет като 1 единица, с изключение на стоманен, който е единичен панел.

Топлопроводимост и плътност на алуминия

Таблицата показва топлофизичните свойства на алуминия Al в зависимост от температурата. Свойствата на алуминия са дадени в широк температурен диапазон - от минус 223 до 1527°C (от 50 до 1800 K).

Както се вижда от таблицата, топлопроводимостта на алуминия при стайна температура е около 236 W/(m deg), което прави възможно използването на този материал за производството на радиатори и различни радиатори.

Освен алуминия, медта има и висока топлопроводимост. Кой метал има най-висока топлопроводимост? Известно е, че топлопроводимостта на алуминия при средни и високи температури все още е по-малка от тази на медта, но при охлаждане до 50K топлопроводимостта на алуминия се увеличава значително и достига стойност от 1350 W/(m deg). В медта, при толкова ниска температура, стойността на топлопроводимостта става по-ниска от тази на алуминия и възлиза на 1250 W / (m deg).

Алуминият започва да се топи при температура от 933,61 K (около 660 ° C), докато някои от свойствата му претърпяват значителни промени. Стойностите на свойства като топлопроводимост, плътност на алуминия и неговата топлопроводимост са значително намалени.

Плътността на алуминия се определя главно от неговата температура и зависи от агрегатното състояние на този метал. Например, при температура от 27 ° C, плътността на алуминия е 2697 kg / m 3, а когато този метал се нагрява до точка на топене (660 ° C), неговата плътност става равна на 2368 kg / m 3. Намаляването на плътността на алуминия с повишаване на температурата се дължи на неговото разширяване при нагряване.

оттук

Таблицата показва стойностите на топлопроводимостта на металите (цветни), както и химичния състав на металите и техническите сплави в температурния диапазон от 0 до 600°C.

Цветни метали и сплави: никел Ni, монел, нихром; никелови сплави (съгласно GOST 492-58): мельхиор NM81, NM70, константан NMMts 58,5-1,54, kopel NMts 56,5, монел NMZhMts и K-монел, алумел, хромел, манганин NMMts в 85-12; магнезиеви сплави (съгласно GOST 2856-68), електрон, платина-родий; меки припои (съгласно GOST 1499-70): чист калай, олово, POS-90, POS-40, POS-30, розова сплав, дървесна сплав. Продължете да четете →

Какво все пак да поставите радиатор? Мисля, че всеки от нас задава същия въпрос, когато дойде на пазара или в магазин за резервни части, разглеждайки огромен избор от радиатори за всеки вкус, удовлетворяващи дори най-перверзните придирчиви. Искате ли двуредови, триредови, по-големи, по-малки, с голяма секция с малка, алуминиева, медна. Точно от какъв метал е направен радиаторът и ще стане дума.

Някои вярват, че мед. Това са оригинални староверци, както биха ги наричали през 17 век. Да, ако вземем не нови автомобили от 20-ти век, тогава навсякъде бяха монтирани медни радиатори. Независимо от марката и модела, дали е бюджетен микроавтобус или тежък многотонен камион. Но има друга армия от собственици на автомобили, които твърдят, че радиаторите, изработени от алуминий, са по-добри от медните. Тъй като се монтират на нови модерни автомобили, на тежкотоварни двигатели, които изискват висококачествено охлаждане.

И което е най-интересното, всички са наред. И двете имат своите плюсове и минуси разбира се. Сега за малък урок по физика. Най-отличен показател според мен са числата, а именно коефициентът на топлопроводимост. Казано по-просто, това е способността на веществото да пренася топлинна енергия от едно вещество на друго. Тези. имаме охлаждаща течност, радиатор от N-ти метал и околната среда. Теоретично, колкото по-висок е коефициентът, толкова по-бързо радиаторът ще вземе топлинна енергия от охлаждащата течност и ще я освободи в околната среда по-бързо.

И така, топлопроводимостта на медта е 401 W / (m * K), а на алуминия - от 202 до 236 W / (m * K). Но това е при идеални условия. Изглежда, че медта е спечелила в този спор, но това е „+1“ за медните радиатори. Сега, освен всичко, е необходимо да се вземе предвид действителният дизайн на самите радиатори.

Медни тръби в основата на радиатора, както и медни ленти на въздушния радиатор за предаване на получената топлина към околната среда. Големите клетки на пчелната пита на радиатора позволяват да се намали загубата на скорост на въздушния поток и да се изпомпва голям обем въздух за единица време. Твърде ниската концентрация на лентовата част на радиатора намалява ефективността на топлопреминаването и повишава концентрацията и силата на локалното нагряване на радиатора.

Намерих два вида радиатори на базата на алуминиеви и стоманени тръби. Тук е не маловажната част, т.к. топлопроводимостта на стоманата е много ниска в сравнение с алуминия, само 47 W/(m*K). И всъщност, само поради голямата разлика в производителността, вече не си струва да инсталирате алуминиеви радиатори със стоманени тръби. Въпреки че са по-здрави от чистокръвния алуминий и намаляват риска от изтичане от високо налягане, например със заседнал клапан в капачката на разширителния съд.Високата концентрация на алуминиеви пластини върху тръбите увеличава площта на радиатора, обдуван от въздух, като по този начин повишава неговата ефективност, но в същото време съпротивлението на въздушния поток се увеличава и обемът на изпомпвания въздух намалява.

Ценовата политика на пазара се е развила по такъв начин, че медните радиатори са много по-скъпи от алуминиевите. От цялостната картина можем да заключим, че и двата радиатора са добри по свой начин. Кой все пак да избера? Този въпрос зависи от вас.

Как правилно да изчислим топлинната мощност

Компетентното подреждане на отоплителната система в къщата не може да мине без термично изчисление на мощността на отоплителните устройства, необходими за отопление на помещенията. Има прости доказани методи за изчисляване на топлинната мощност на нагревател. необходими за отопление на стаята. Той също така взема предвид местоположението на помещенията в къщата по кардиналните точки.

Южната страна на къщата се отоплява на кубичен метър площ 35 вата. термична мощност.
Северните стаи на къщата на кубичен метър се отопляват с 40 вата. термична мощност.

За да получите общата топлинна мощност, необходима за отопление на помещенията на къщата, е необходимо да умножите действителния обем на помещението по представените стойности и да ги добавите към броя на стаите.

Важно! Представеният вид изчисление не може да бъде точен, това са увеличени стойности, те се използват за общо представяне на необходимия брой отоплителни уреди. Изчисляването на биметалните нагревателни устройства, както и на алуминиевите батерии, се извършва въз основа на параметрите, посочени в паспортните данни на продукта

Според разпоредбите секцията на такава батерия е равна на 70 единици мощност (DT)

Изчисляването на биметалните нагревателни устройства, както и на алуминиевите батерии, се извършва въз основа на параметрите, посочени в паспортните данни на продукта. Според разпоредбите секцията на такава батерия е равна на 70 единици мощност (DT).

Какво е, как да разбера? Паспортният топлинен поток на секцията на акумулатора може да се получи при условие за подаване на топлоносител с температура 105 градуса. За да се получи температура от 70 градуса във връщащата отоплителна система на къщата. Първоначалната температура в помещението се приема за 18 градуса по Целзий.

охлаждащата течност се загрява до 105 градуса

DT= (температура на захранващата среда + температура на връщащата среда)/2, минус стайна температура. След това умножете данните в паспорта на продукта по коефициента на корекция, които са дадени в специални справочници за различни стойности на DT. На практика изглежда така:

Отоплителната система работи при директно захранване 90 градуса при обработка 70 градуса, стайна температура 20 градуса.
Формулата е (90+70)/2-20=60, DT= 60

Според справочника търсим коефициент за тази стойност, той е равен на 0,82. В нашия случай умножаваме топлинния поток 204 с коефициент 0,82, получаваме реалния поток на мощност = 167 W.

Сравнение на топлинната мощност

Ако внимателно проучихте предишния раздел, трябва да разберете, че топлопреминаването е силно повлияно от температурата на въздуха и охлаждащата течност и тези характеристики не зависят много от самия радиатор. Но има и трети фактор - площта на топлообменната повърхност и тук дизайнът и формата на продукта играят голяма роля. Поради това е трудно идеално да се сравни нагревател от стоманени панели с чугунен, повърхностите им са твърде различни.

Четвъртият фактор, влияещ върху преноса на топлина, е материалът, от който е направен нагревателят. Сравнете сами: 5 секции на алуминиевия радиатор GLOBAL VOX с височина 600 мм ще дадат 635 W при DT = 50 °C. Чугунена ретро батерия DIANA (GURATEC) със същата височина и същия брой секции може да достави само 530 W при същите условия (Δt = 50 °C). Тези данни се публикуват на официалните уебсайтове на производителите.

Забележка. Характеристиките на алуминиевите и биметалните продукти по отношение на топлинната мощност са почти идентични, няма смисъл да ги сравняваме.

Можете да опитате да сравните алуминия със стоманен панелен радиатор, като вземете най-близкия стандартен размер, който е подходящ по размер. Споменатите 5 GLOBAL алуминиеви секции с височина 600 мм са с обща дължина около 400 мм, което отговаря на стоманения панел KERMI 600x400. Оказва се, че дори триредово стоманено устройство (тип 30) ще даде само 572 W при Δt = 50 °C. Но имайте предвид, че дълбочината на радиатора GLOBAL VOX е само 95 мм, а панелите KERMI са почти 160 мм. Тоест високият топлопренос на алуминия се усеща, което се отразява в размерите.

В условията на индивидуална отоплителна система на частна къща, батериите със същата мощност, но от различни метали, ще работят по различен начин. Следователно сравнението е доста предвидимо:

Биметалните и алуминиеви продукти бързо се затоплят и охлаждат. Давайки повече топлина за определен период от време, те връщат по-студена вода в системата.
Стоманените панелни радиатори заемат средно положение, тъй като пренасят топлината не толкова интензивно. Но те са по-евтини и по-лесни за инсталиране.
Най-инертните и скъпи са чугунените нагреватели, те се характеризират с продължително загряване и охлаждане, което причинява леко забавяне на автоматичното регулиране на потока на охлаждащата течност от термостатичните глави.

От гореизложеното се навежда едно просто заключение.

Няма значение от какъв материал е направен радиаторът, основното е той да е правилно избран по отношение на мощността и да подхожда на потребителя във всички отношения. Като цяло, за сравнение, не пречи да се запознаете с всички нюанси на работата на конкретно устройство, както и къде кое може да бъде инсталирано

Изчисляване на топлинната мощност

За да организирате отопление на помещенията, е необходимо да знаете необходимата мощност за всеки от тях и след това да изчислите топлопреминаването на радиатора. Консумацията на топлина за отопление на помещението се определя по доста прост начин. В зависимост от местоположението се взема стойността на топлината за отопление на 1 m3 от помещението, тя е 35 W / m3 за южната страна на сградата и 40 W / m3 за северната. Реалният обем на помещението се умножава по тази стойност и получаваме необходимата мощност.

Внимание! Горният метод за изчисляване на необходимата мощност е увеличен, резултатите от него се вземат предвид само като ориентир. За да изчислите алуминиеви или биметални батерии, трябва да започнете от характеристиките, посочени в документацията на производителя

В съответствие със стандартите мощността на 1 секция от радиатора се дава там при DT = 70. Това означава, че 1 секция ще даде определения топлинен поток при температура на охлаждащата течност при подаването 105 ºС, а при връщането - 70 ºС. В този случай изчислената температура на вътрешната среда се приема за 18 ºС

За да се изчисли алуминиеви или биметални батерии, трябва да се започне от характеристиките, посочени в документацията на производителя. В съответствие със стандартите мощността на 1 секция от радиатора се дава там при DT = 70. Това означава, че 1 секция ще даде определения топлинен поток при температура на охлаждащата течност при подаването 105 ºС, а при връщането - 70 ºС. В този случай се приема, че проектната температура на вътрешната среда е 18 ºС.

Въз основа на нашата таблица, топлопреминаването на една секция от биметален радиатор с междуосов размер 500 mm е 204 W, но само при температура в захранващата тръба 105 ºС. В съвременните системи, особено индивидуалните, няма такава висока температура, съответно и изходната мощност ще намалее. За да разберете реалния топлинен поток, първо трябва да изчислите параметъра DT за съществуващите условия, като използвате формулата:

DT = (tsub + trev) / 2 - стая, където:

tpod - температура на водата в захранващия тръбопровод;
tobr - същото, в обратната линия;
стая е температурата в стаята.

След това топлопреминаването на табелката на отоплителния радиатор се умножава по корекционния коефициент, взет в зависимост от стойността на DT според таблицата:

Например, при график на охлаждащата течност от 80 / 60 ºС и стайна температура 21 ºС, параметърът DT ще бъде равен на (80 + 60) / 2 - 21 = 49, а коефициентът на корекция ще бъде 0,63. Тогава топлинният поток на 1 секция от същия биметален радиатор ще бъде 204 x 0,63 = 128,5 W. Въз основа на този резултат се избира броят на секциите.

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

Примеси в медни сплави

оттук

Примесите, съдържащи се в медта (и, разбира се, взаимодействащи с нея) са разделени на три групи.

Твърди разтвори, образуващи се с мед

Такива примеси включват алуминий, антимон, никел, желязо, калай, цинк и др. Тези добавки значително намаляват електрическата и топлопроводимостта. Класовете, които се използват главно за производството на проводими елементи, включват M0 и M1. Ако в състава на медната сплав се съдържа антимон, тогава горещата му обработка под налягане е много по-трудна.

Примеси, които не се разтварят в мед

Те включват олово, бисмут и т.н. Без да влияят на електрическата проводимост на основния метал, такива примеси затрудняват обработката му под налягане.

Примеси, които образуват крехки химически съединения с мед

Тази група включва сяра и кислород, които намаляват електрическата проводимост и здравината на основния метал. Наличието на сяра в медната сплав значително улеснява обработваемостта й чрез рязане.