Conductivitat tèrmica dels metalls

Explicació dels valors comparatius dels aparells de calefacció

A partir de les dades presentades anteriorment, es pot veure que el dispositiu de calefacció bimetàl·lic té la velocitat de transferència de calor més alta. Estructuralment, RIFAR presenta aquest dispositiu en una caixa d'alumini acanalada. on es troben els tubs metàl·lics, tota l'estructura es fixa amb un marc soldat. Aquest tipus de bateries s'instal·len en cases amb un gran nombre de pisos, així com en cases rurals i cases particulars. El desavantatge d'aquest tipus de dispositiu de calefacció és el seu alt cost.

Important! Quan s'instal·la aquest tipus de bateries en cases amb un gran nombre de plantes, es recomana disposar d'una estació de caldera pròpia, que disposa d'una unitat de tractament d'aigua. Aquesta condició per a la preparació preliminar del refrigerant està associada a les propietats de les bateries d'alumini.

poden estar sotmesos a corrosió electroquímica quan entra de mala qualitat a través de la xarxa de calefacció central. Per aquest motiu, es recomana instal·lar escalfadors d'alumini en sistemes de calefacció separats.

Les bateries de ferro colat en aquest sistema comparatiu de paràmetres perden significativament, tenen poca transferència de calor, un gran pes de l'escalfador. Però, malgrat aquests indicadors, els radiadors MS-140 són demanats per la població, la qual cosa és causada per aquests factors:

La durada del funcionament sense problemes, que és important en els sistemes de calefacció.
Resistència als efectes negatius (corrosió) del portador tèrmic.
Inèrcia tèrmica del ferro colat.

Aquest tipus de dispositiu de calefacció fa més de 50 anys que funciona, per això no hi ha cap diferència en la qualitat de la preparació del portador de calor. No els podeu posar a les cases on hi pot haver una alta pressió de treball de la xarxa de calefacció, el ferro colat no és un material durador.

Comparació per altres característiques

Una característica del funcionament de la bateria - la inèrcia - ja s'ha esmentat anteriorment. Però perquè la comparació dels radiadors de calefacció sigui correcta, s'ha de fer no només en termes de transferència de calor, sinó també en altres paràmetres importants:

• treball i pressió màxima;
• la quantitat d'aigua continguda;
• massa.

La limitació de pressió de funcionament determina si l'escalfador es pot instal·lar en edificis de diverses plantes on l'alçada de la columna d'aigua pot arribar a centenars de metres. Per cert, aquesta restricció no s'aplica a les cases particulars, on la pressió a la xarxa no és alta per definició. La comparació de la capacitat dels radiadors pot donar una idea de la quantitat total d'aigua del sistema que caldrà escalfar. Bé, la massa del producte és important per determinar el lloc i el mètode de fixació.

Com a exemple, a continuació es mostra una taula comparativa de les característiques de diversos radiadors de calefacció de la mateixa mida:

Nota. A la taula, un escalfador de 5 seccions es pren com una unitat, excepte un d'acer, que és un sol panell.

Conductivitat tèrmica i densitat de l'alumini

La taula mostra les propietats termofísiques de l'alumini Al en funció de la temperatura. Les propietats de l'alumini es donen en un ampli rang de temperatures: des de menys 223 fins a 1527 ° C (de 50 a 1800 K).

Com es pot veure a la taula, la conductivitat tèrmica de l'alumini a temperatura ambient és d'uns 236 W/(m grau), cosa que permet utilitzar aquest material per a la fabricació de radiadors i diversos dissipadors de calor.

A més de l'alumini, el coure també té una alta conductivitat tèrmica. Quin metall té la conductivitat tèrmica més alta? Se sap que la conductivitat tèrmica de l'alumini a temperatures mitjanes i altes és encara menor que la del coure, però, quan es refreda a 50K, la conductivitat tèrmica de l'alumini augmenta significativament i arriba a un valor de 1350 W/(m grau). En el coure, a una temperatura tan baixa, el valor de conductivitat tèrmica és inferior al de l'alumini i ascendeix a 1250 W / (m grau).

L'alumini comença a fondre a una temperatura de 933,61 K (uns 660 °C), mentre que algunes de les seves propietats pateixen canvis significatius. Es redueixen significativament els valors de propietats com la difusivitat tèrmica, la densitat de l'alumini i la seva conductivitat tèrmica.

La densitat de l'alumini ve determinada principalment per la seva temperatura i depèn de l'estat d'agregació d'aquest metall. Per exemple, a una temperatura de 27 ° C, la densitat de l'alumini és de 2697 kg / m 3, i quan aquest metall s'escalfa a un punt de fusió (660 ° C), la seva densitat és igual a 2368 kg / m 3. La disminució de la densitat de l'alumini amb l'augment de la temperatura es deu a la seva expansió en escalfar-se.

des d'aquí

La taula mostra els valors de conductivitat tèrmica dels metalls (no fèrrics), així com la composició química dels metalls i aliatges tècnics en el rang de temperatures de 0 a 600 °C.

Metalls i aliatges no fèrrics: níquel Ni, monel, nicrom; aliatges de níquel (segons GOST 492-58): cuproníquel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts i K-monel, alumel, cromel, manganina NMMts 85-12, invar; aliatges de magnesi (segons GOST 2856-68), electrons, platí-rodi; soldadures suaus (segons GOST 1499-70): estany pur, plom, POS-90, POS-40, POS-30, aliatge Rose, aliatge de fusta. Continua llegint →

Què és el mateix per posar un radiador? Crec que tots ens vam fer la mateixa pregunta quan vam venir al mercat o a una botiga de recanvis, examinant una gran selecció de radiadors per a tots els gustos, satisfent fins i tot els més pervertits exigents. Vols dues fileres, tres fileres, més gran, més petita, amb una secció gran amb una de petita, alumini, coure. Aquest és exactament el metall de què està fet el radiador i es discutirà.

Alguns creuen que el coure. Aquests són antics creients originals, com s'haurien anomenat al segle XVII. Sí, si no agafem els cotxes nous del segle XX, es van instal·lar radiadors de coure a tot arreu. Independentment de la marca i el model, si es tractava d'un minicotxe econòmic o d'un camió pesat de diverses tones. Però hi ha un altre exèrcit de propietaris de cotxes que afirmen que els radiadors d'alumini són millors que els de coure. Perquè s'instal·len en cotxes nous moderns, en motors de gran resistència que requereixen una refrigeració d'alta qualitat.

I el que és més interessant, tots estan bé. Tots dos tenen els seus pros i contres, és clar. Ara per una petita lliçó de física. L'indicador més excel·lent, al meu entendre, són els números, és a dir, el coeficient de conductivitat tèrmica. En termes simples, aquesta és la capacitat d'una substància per transferir energia tèrmica d'una substància a una altra. Aquells. tenim un refrigerant, un radiador fet de metall N-è i el medi ambient. Teòricament, com més gran sigui el coeficient, més ràpid el radiador agafarà l'energia tèrmica del refrigerant i l'alliberarà al medi més ràpidament.

Per tant, la conductivitat tèrmica del coure és de 401 W / (m * K) i l'alumini - de 202 a 236 W / (m * K). Però això és en condicions ideals. Sembla que el coure ha guanyat en aquesta disputa, però això és "+1" per als radiadors de coure. Ara, a part de tot, cal tenir en compte el disseny real dels radiadors.

Tubs de coure a la base del radiador, així com tires de coure del radiador d'aire per transferir la calor rebuda a l'ambient. Les grans cèl·lules del niu d'abella del radiador permeten reduir la pèrdua de velocitat del flux d'aire i permeten bombar un gran volum d'aire per unitat de temps. Una concentració massa baixa de la part de la cinta del radiador redueix l'eficiència de la transferència de calor i augmenta la concentració i la força de l'escalfament local del radiador.

Vaig trobar dos tipus de radiadors basats en tubs d'alumini i d'acer. Aquí hi ha la part no menys important, perquè. la conductivitat tèrmica de l'acer és molt baixa en comparació amb l'alumini, només 47 W/(m*K). I de fet, només per la gran diferència de rendiment, ja no val la pena instal·lar radiadors d'alumini amb tubs d'acer. Encara que són més resistents que l'alumini de raça pura i redueixen el risc de fuites per alta pressió, per exemple, amb una vàlvula enganxada a la tapa del dipòsit d'expansió.Una alta concentració de plaques d'alumini als tubs augmenta l'àrea del radiador bufat per l'aire, augmentant així la seva eficiència, però al mateix temps, augmenta la resistència del flux d'aire i disminueix el volum d'aire bombat.

La política de preus al mercat s'ha desenvolupat de tal manera que els radiadors de coure són molt més cars que els d'alumini. A partir del panorama general, podem concloure que tots dos radiadors són bons a la seva manera. Quin triar de totes maneres? Aquesta pregunta depèn de tu.

Com calcular correctament la potència tèrmica

La disposició competent del sistema de calefacció a la casa no pot prescindir d'un càlcul tèrmic de la potència dels dispositius de calefacció necessaris per escalfar el local. Hi ha mètodes provats senzills per calcular la producció de calor d'un escalfador. necessari per escalfar l'habitació. També té en compte la ubicació del local a la casa als punts cardinals.

• El costat sud de la casa s'escalfa per metre cúbic d'espai 35 watts. potència tèrmica.
• Les habitacions del nord de la casa per metre cúbic s'escalfen amb 40 watts. potència tèrmica.

Per obtenir la potència tèrmica total necessària per escalfar els locals de la casa, cal multiplicar el volum real de l'habitació pels valors presentats i afegir-los pel nombre d'habitacions.

Important! El tipus de càlcul presentat no pot ser precís, es tracta de valors ampliats, s'utilitzen per a una presentació general del nombre necessari de dispositius de calefacció. El càlcul dels dispositius de calefacció bimetàl·lics, així com de les bateries d'alumini, es realitza en funció dels paràmetres especificats a les dades del passaport del producte.

Segons la normativa, la secció d'aquesta bateria és igual a 70 unitats de potència (DT)

El càlcul dels dispositius de calefacció bimetàl·lics, així com de les bateries d'alumini, es realitza a partir dels paràmetres especificats a les dades del passaport del producte. Segons la normativa, la secció d'aquesta bateria és igual a 70 unitats de potència (DT).

Què és, com entendre? El flux de calor del passaport de la secció de la bateria es pot obtenir amb la condició de subministrar un portador de calor amb una temperatura de 105 graus. Per obtenir una temperatura de 70 graus en el sistema de calefacció de retorn de la casa. La temperatura inicial a l'habitació es considera de 18 graus centígrads.

el refrigerant s'escalfa a 105 graus

DT= (temperatura del medi de subministrament + temperatura del medi de retorn)/2, menys temperatura ambient. A continuació, multipliqueu les dades del passaport del producte pel factor de correcció, que es donen en llibres de referència especials per a diferents valors de DT. A la pràctica, es veu així:

• El sistema de calefacció funciona en subministrament directe a 90 graus en processament de 70 graus, temperatura ambient 20 graus.
• La fórmula és (90+70)/2-20=60, DT=60

Segons el llibre de referència, busquem un coeficient per a aquest valor, és igual a 0,82. En el nostre cas, multipliquem el flux de calor 204 per un factor de 0,82, obtenim el flux de potència real = 167 W.

Comparació de la potència tèrmica

Si heu estudiat detingudament la secció anterior, haureu d'entendre que la transferència de calor es veu molt afectada per les temperatures de l'aire i del refrigerant, i aquestes característiques no depenen gaire del radiador. Però hi ha un tercer factor: la superfície d'intercanvi de calor, i aquí el disseny i la forma del producte tenen un paper important. Per tant, és difícil comparar idealment un escalfador de panells d'acer amb un de ferro colat, les seves superfícies són massa diferents.

El quart factor que afecta la transferència de calor és el material del qual està fet l'escalfador. Compareu vosaltres mateixos: 5 seccions del radiador d'alumini GLOBAL VOX amb una alçada de 600 mm donaran 635 W a DT = 50 °C. La bateria retro de ferro colat DIANA (GURATEC) de la mateixa alçada i el mateix nombre de seccions només pot lliurar 530 W en les mateixes condicions (Δt = 50 °C). Aquestes dades es publiquen als llocs web oficials dels fabricants.

Nota. Les característiques dels productes d'alumini i bimetàl·lics en termes de potència tèrmica són gairebé idèntiques, no té sentit comparar-les.

Podeu provar de comparar l'alumini amb un radiador de panells d'acer, prenent la mida estàndard més propera que sigui adequada. Els esmentats 5 perfils d'alumini GLOBAL de 600 mm d'alçada tenen una longitud total d'uns 400 mm, que correspon al panell d'acer KERMI 600x400. Resulta que fins i tot un dispositiu d'acer de tres fileres (tipus 30) donarà només 572 W a Δt = 50 °C. Però tingueu en compte que la profunditat del radiador GLOBAL VOX és de només 95 mm, i els panells KERMI són gairebé 160 mm. És a dir, l'elevada transferència de calor de l'alumini es fa sentir, que es reflecteix en les dimensions.

En les condicions d'un sistema de calefacció individual d'una casa privada, les bateries de la mateixa potència, però de diferents metalls, funcionaran de manera diferent. Per tant, la comparació és bastant previsible:

1. Els productes bimetàl·lics i d'alumini s'escalfen i es refreden ràpidament. Donant més calor durant un període de temps, retornen aigua més freda al sistema.
2. Els radiadors de panells d'acer ocupen una posició mitjana, ja que transfereixen la calor de manera no tan intensa. Però són més barats i més fàcils d'instal·lar.
3. Els més inerts i cars són els escalfadors de ferro colat, es caracteritzen per un llarg escalfament i refredament, que provoca un lleuger retard en la regulació automàtica del flux de refrigerant per capçals termostàtics.

A partir de l'anterior, es suggereix una simple conclusió.

No importa de quin material estigui fet el radiador, el més important és que estigui seleccionat correctament en termes de potència i s'adapti a l'usuari en tots els aspectes. En general, per comparar, no està de més familiaritzar-se amb tots els matisos del funcionament d'un dispositiu en particular, així com on es pot instal·lar.

Càlcul de la potència tèrmica

Per organitzar la calefacció de l'espai, cal conèixer la potència necessària per a cadascun d'ells i, a continuació, calcular la transferència de calor del radiador. El consum de calor per escalfar una habitació es determina d'una manera bastant senzilla. Segons la ubicació, es pren el valor de calor per escalfar 1 m3 d'una habitació, és de 35 W/m3 per al costat sud de l'edifici i 40 W/m3 per al nord. El volum real de l'habitació es multiplica per aquest valor i obtenim la potència necessària.

Atenció! El mètode anterior per calcular la potència requerida és ampliat, els seus resultats només es tenen en compte com a orientació. Per calcular les bateries d'alumini o bimetàl·liques, s'ha de partir de les característiques especificades a la documentació del fabricant.

D'acord amb les normes, la potència d'1 secció del radiador es dóna allà a DT = 70. Això vol dir que 1 secció donarà el flux de calor especificat a una temperatura del refrigerant a l'alimentació de 105 ºС, i al retorn - 70. ºС. En aquest cas, s'assumeix que la temperatura calculada de l'entorn intern és de 18 ºС

Per calcular les bateries d'alumini o bimetàl·liques s'ha de partir de les característiques especificades a la documentació del fabricant. D'acord amb les normes, la potència d'1 secció del radiador es dóna allà a DT = 70. Això vol dir que 1 secció donarà el flux de calor especificat a una temperatura del refrigerant a l'alimentació de 105 ºС, i al retorn - 70. ºС. En aquest cas, se suposa que la temperatura de disseny de l'entorn intern és de 18 ºС.

Segons la nostra taula, la transferència de calor d'una secció d'un radiador bimetàl·lic amb una mida interaxal de 500 mm és de 204 W, però només a una temperatura a la canonada de subministrament de 105 ºС. En els sistemes moderns, especialment els individuals, no hi ha una temperatura tan alta, respectivament, i la potència de sortida disminuirà. Per conèixer el flux de calor real, primer heu de calcular el paràmetre DT per a les condicions existents mitjançant la fórmula:

DT = (tsub + trev) / 2 - sala, on:

• tpod - temperatura de l'aigua a la canonada de subministrament;
• tobr - el mateix, a la línia de retorn;
• troom és la temperatura dins de l'habitació.

Després d'això, la transferència de calor de la placa d'identificació del radiador de calefacció es multiplica pel factor de correcció, presa en funció del valor de DT segons la taula:

Per exemple, amb un programa de refrigeració de 80 / 60 ºС i una temperatura ambient de 21 ºС, el paràmetre DT serà igual a (80 + 60) / 2 - 21 = 49 i el factor de correcció serà 0,63. Aleshores, el flux de calor d'1 secció del mateix radiador bimetàl·lic serà de 204 x 0,63 = 128,5 W. A partir d'aquest resultat, es selecciona el nombre de seccions.

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

Impureses en aliatges de coure

des d'aquí

Les impureses que conté el coure (i, per descomptat, la interacció amb ell) es divideixen en tres grups.

Solucions sòlides formant-se amb coure

Aquestes impureses inclouen alumini, antimoni, níquel, ferro, estany, zinc, etc. Aquests additius redueixen significativament la conductivitat elèctrica i tèrmica. Els graus que s'utilitzen principalment per a la producció d'elements conductors inclouen M0 i M1. Si la composició de l'aliatge de coure conté antimoni, el seu treball en calent per pressió és molt més difícil.

Impureses que no es dissolen en coure

Aquests inclouen plom, bismut, etc. No afecten la conductivitat elèctrica del metall base, aquestes impureses dificulten el seu processament amb pressió.

Impureses que formen compostos químics trencadissos amb el coure

Aquest grup inclou sofre i oxigen, que redueixen la conductivitat elèctrica i la força del metall base. La presència de sofre en l'aliatge de coure facilita molt la seva mecanització per tall.