Termisk ledningsevne af metaller

Forklaring af sammenlignende værdier af varmeapparater

Fra dataene præsenteret ovenfor kan det ses, at den bimetalliske varmeanordning har den højeste varmeoverførselshastighed. Strukturelt præsenteres en sådan enhed af RIFAR i en ribbet aluminiumskasse. i hvilke metalrør er placeret, er hele strukturen fastgjort med en svejset ramme. Denne type batterier er installeret i huse med et stort antal etager, såvel som i sommerhuse og private huse. Ulempen ved denne type varmeanordning er dens høje omkostninger.

Vigtig! Når denne type batteri er installeret i huse med et stort antal etager, anbefales det at have egen kedelstation, som har en vandbehandlingsenhed. Denne betingelse for den foreløbige forberedelse af kølevæsken er forbundet med egenskaberne af aluminiumsbatterier.

de kan blive udsat for elektrokemisk korrosion, når det kommer ind i en form af dårlig kvalitet gennem centralvarmenettet. Af denne grund anbefales det at installere aluminiumsvarmere i separate varmesystemer.

Støbejernsbatterier i dette sammenlignende system af parametre taber betydeligt, de har lav varmeoverførsel, en stor vægt af varmeren. Men på trods af disse indikatorer er MS-140 radiatorer efterspurgt af befolkningen, hvilket er forårsaget af sådanne faktorer:

Varigheden af ​​problemfri drift, hvilket er vigtigt i varmesystemer.
Modstand mod de negative virkninger (korrosion) af den termiske bærer.
Termisk inerti af støbejern.

Denne type varmeanordning har fungeret i mere end 50 år, for den er der ingen forskel i kvaliteten af ​​forberedelsen af ​​varmebæreren. Du kan ikke sætte dem i huse, hvor der kan være et højt arbejdstryk på varmenettet, støbejern er ikke et holdbart materiale.

Sammenligning med andre egenskaber

Et træk ved batteridrift - inerti - er allerede blevet nævnt ovenfor. Men for at sammenligningen af ​​varmeradiatorer skal være korrekt, skal det ikke kun ske med hensyn til varmeoverførsel, men også i andre vigtige parametre:

• arbejds- og maksimaltryk;
• mængden af ​​indeholdt vand;
• masse.

Driftstrykbegrænsningen afgør, om varmelegemet kan installeres i etagebyggeri, hvor vandsøjlens højde kan nå hundredvis af meter. Denne begrænsning gælder i øvrigt ikke for private huse, hvor trykket i netværket ikke er højt per definition. Sammenligning af radiatorernes kapacitet kan give en idé om den samlede mængde vand i systemet, der skal opvarmes. Nå, massen af ​​produktet er vigtig for at bestemme stedet og metoden til dets fastgørelse.

Som et eksempel er en sammenligningstabel over egenskaberne for forskellige varmeradiatorer af samme størrelse vist nedenfor:

Bemærk. I tabellen er et varmelegeme på 5 sektioner taget som 1 enhed, bortset fra en stål, som er et enkelt panel.

Termisk ledningsevne og tæthed af aluminium

Tabellen viser de termofysiske egenskaber af aluminium Al afhængigt af temperaturen. Aluminiums egenskaber er givet i et bredt temperaturområde - fra minus 223 til 1527°C (fra 50 til 1800 K).

Som det fremgår af tabellen, er aluminiums termiske ledningsevne ved stuetemperatur omkring 236 W/(m deg), hvilket gør det muligt at anvende dette materiale til fremstilling af radiatorer og forskellige køleplader.

Udover aluminium har kobber også en høj varmeledningsevne. Hvilket metal har den højeste varmeledningsevne? Det er kendt, at den termiske ledningsevne af aluminium ved mellem- og høje temperaturer stadig er mindre end kobbers, men når den afkøles til 50K, øges den termiske ledningsevne af aluminium betydeligt og når en værdi på 1350 W/(m deg). I kobber, ved så lav en temperatur, bliver den termiske ledningsevne værdi lavere end for aluminium og beløber sig til 1250 W / (m grader).

Aluminium begynder at smelte ved en temperatur på 933,61 K (ca. 660 ° C), mens nogle af dets egenskaber undergår betydelige ændringer. Værdierne af egenskaber såsom termisk diffusivitet, tætheden af ​​aluminium og dets termiske ledningsevne reduceres betydeligt.

Densiteten af ​​aluminium bestemmes hovedsageligt af dets temperatur og afhænger af dette metals aggregeringstilstand. For eksempel ved en temperatur på 27 ° C er densiteten af ​​aluminium 2697 kg / m 3, og når dette metal opvarmes til et smeltepunkt (660 ° C), bliver dens massefylde lig med 2368 kg / m 3. Faldet i densiteten af ​​aluminium med stigende temperatur skyldes dets ekspansion ved opvarmning.

herfra

Tabellen viser værdierne for termisk ledningsevne af metaller (ikke-jernholdige) samt den kemiske sammensætning af metaller og tekniske legeringer i temperaturområdet fra 0 til 600°C.

Ikke-jernholdige metaller og legeringer: nikkel Ni, monel, nichrom; nikkellegeringer (ifølge GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts og K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts, invar-12s 85-12; magnesiumlegeringer (ifølge GOST 2856-68), elektron, platin-rhodium; bløde lodninger (ifølge GOST 1499-70): ren tin, bly, POS-90, POS-40, POS-30, Rose legering, Trælegering. Fortsæt læsning →

Hvad er det samme at sætte en radiator? Jeg tror, ​​at vi hver især stillede det samme spørgsmål, da vi kom på markedet eller til en reservedelsbutik, og undersøgte et stort udvalg af radiatorer for enhver smag, og tilfredsstillede selv den mest perverse kræsne. Ønsker du to-rækket, tre-rækket, større, mindre, med en stor sektion med en lille, aluminium, kobber. Det er præcis det metal, radiatoren er lavet af og vil blive diskuteret.

Nogle tror, ​​at kobber. Disse er originale gammeltroende, som de ville være blevet kaldt i det 17. århundrede. Ja, hvis vi ikke tager nye biler fra det 20. århundrede, så blev kobberradiatorer installeret overalt. Uanset mærke og model, om det var en budget minibil eller en tung multi-ton lastbil. Men der er en anden hær af bilejere, der hævder, at radiatorer lavet af aluminium er bedre end kobber. Fordi de er installeret på nye moderne biler, på kraftige motorer, der kræver køling af høj kvalitet.

Og hvad der er mest interessant, de har det godt. Begge har selvfølgelig deres fordele og ulemper. Nu til en lille fysik lektion. Den mest fremragende indikator, efter min mening, er tallene, nemlig koefficienten for varmeledningsevne. Enkelt sagt er dette et stofs evne til at overføre termisk energi fra et stof til et andet. De der. vi har en kølervæske, en radiator lavet af N-te metal og miljøet. Teoretisk set, jo højere koefficienten er, jo hurtigere vil radiatoren tage termisk energi fra kølevæsken og frigive den til miljøet hurtigere.

Så den termiske ledningsevne af kobber er 401 W / (m * K), og aluminium - fra 202 til 236 W / (m * K). Men dette er under ideelle forhold. Det ser ud til, at kobber har vundet i denne tvist, men dette er "+1" for kobberradiatorer. Nu, bortset fra alt, er det nødvendigt at overveje det faktiske design af radiatorerne selv.

Kobberrør i bunden af ​​radiatoren, samt kobberstrimler af luftradiatoren til at overføre den modtagne varme til miljøet. Store celler i radiatorens honeycomb gør det muligt at reducere tabet af luftstrømningshastighed og tillader at pumpe en stor mængde luft pr. tidsenhed. For lav koncentration af bånddelen af ​​radiatoren reducerer effektiviteten af ​​varmeoverførslen og øger koncentrationen og styrken af ​​den lokale opvarmning af radiatoren.

Jeg fandt to typer radiatorer baseret på aluminium og stålrør. Her er den ikke uvæsentlige del, fordi. stålets varmeledningsevne er meget lav sammenlignet med aluminium, kun 47 W/(m*K). Og faktisk, kun på grund af den store forskel i ydeevne, er det ikke længere værd at installere aluminiumsradiatorer med stålrør. Selvom de er stærkere end renracet aluminium og mindsker risikoen for lækage fra højtryk, for eksempel med en fastlåst ventil i hætten på ekspansionsbeholderen.En høj koncentration af aluminiumsplader på rørene øger arealet af radiatoren, der blæses af luft, og øger derved dens effektivitet, men samtidig øges luftstrømmens modstand, og mængden af ​​pumpet luft falder.

Prispolitikken på markedet har udviklet sig sådan, at kobberradiatorer er meget dyrere end aluminium. Ud fra det samlede billede kan vi konkludere, at begge radiatorer er gode på hver deres måde. Hvilken skal man alligevel vælge? Dette spørgsmål er op til dig.

Hvordan man korrekt beregner den termiske effekt

Kompetent arrangement af varmesystemet i huset kan ikke undvære en termisk beregning af kraften af ​​de varmeanordninger, der er nødvendige for opvarmning af lokalerne. Der er simple gennemprøvede metoder til at beregne varmeydelsen af ​​en varmelegeme. nødvendig for at opvarme rummet. Det tager også højde for placeringen af ​​lokalerne i huset på kardinalpunkterne.

• Den sydlige side af huset opvarmes pr kubikmeter rum 35 watt. termisk kraft.
• Husets nordlige rum per kubikmeter opvarmes med 40 watt. termisk kraft.

For at opnå den samlede termiske effekt, der kræves til opvarmning af husets lokaler, er det nødvendigt at gange rummets faktiske volumen med de præsenterede værdier og tilføje dem med antallet af værelser.

Vigtig! Den præsenterede type beregning kan ikke være nøjagtig, disse er forstørrede værdier, de bruges til en generel præsentation af det nødvendige antal varmeanordninger. Beregningen af ​​bimetalliske varmeanordninger såvel som aluminiumsbatterier udføres baseret på de parametre, der er specificeret i produktets pasdata

Ifølge forskrifterne er sektionen af ​​et sådant batteri lig med 70 enheder strøm (DT)

Beregningen af ​​bimetalliske varmeanordninger såvel som aluminiumsbatterier udføres baseret på de parametre, der er angivet i produktets pasdata. Ifølge forskrifterne er sektionen af ​​et sådant batteri lig med 70 enheder strøm (DT).

Hvad er det, hvordan forstår man det? Passportvarmestrøm af batterisektionen kan opnås under forudsætning af, at der leveres en varmebærer med en temperatur på 105 grader. For at opnå en temperatur på 70 grader i husets returvarmesystem. Den indledende temperatur i rummet er taget til 18 grader Celsius.

kølevæsken opvarmes til 105 grader

DT= (fremløbsmedietemperatur + returmedietemperatur)/2, minus stuetemperatur. Derefter ganges dataene i produktpasset med korrektionsfaktoren, som er angivet i specielle opslagsbøger for forskellige værdier af DT. I praksis ser det sådan ud:

• Varmeanlægget arbejder i direkte forsyning 90 grader ved behandling 70 grader, rumtemperatur 20 grader.
• Formlen er (90+70)/2-20=60, DT= 60

Ifølge opslagsbogen leder vi efter en koefficient for denne værdi, den er lig med 0,82. I vores tilfælde multiplicerer vi varmestrømmen 204 med en faktor på 0,82, vi får den reelle effektstrøm = 167 W.

Termisk effekt sammenligning

Hvis du omhyggeligt studerede det foregående afsnit, bør du forstå, at varmeoverførslen er meget påvirket af luft- og kølevæsketemperaturer, og disse egenskaber afhænger ikke meget af selve radiatoren. Men der er en tredje faktor - varmevekslingsoverfladen, og her spiller produktets design og form en stor rolle. Derfor er det svært ideelt at sammenligne en stålpanelvarmer med en støbejernsvarmer, deres overflader er for forskellige.

Den fjerde faktor, der påvirker varmeoverførslen, er det materiale, som varmeren er lavet af. Sammenlign selv: 5 sektioner af aluminiumsradiatoren GLOBAL VOX med en højde på 600 mm giver 635 W ved DT = 50 °C. Støbejerns retrobatteri DIANA (GURATEC) i samme højde og samme antal sektioner kan kun levere 530 W under samme forhold (Δt = 50 °C). Disse data offentliggøres på producenternes officielle hjemmesider.

Bemærk. Karakteristikaene for aluminium og bimetalliske produkter med hensyn til termisk effekt er næsten identiske, det nytter ikke at sammenligne dem.

Du kan prøve at sammenligne aluminium med en stålpanelradiator, idet du tager den nærmeste standardstørrelse, der er passende i størrelsen. De nævnte 5 GLOBAL aluminiumssektioner 600 mm høje har en samlet længde på ca. 400 mm, hvilket svarer til KERMI 600x400 stålpladen. Det viser sig, at selv en tre-rækket stålanordning (type 30) kun vil afgive 572 W ved Δt = 50 °C. Men husk, at dybden af ​​GLOBAL VOX radiatoren kun er 95 mm, og KERMI panelerne er næsten 160 mm. Det vil sige, at den høje varmeoverførsel af aluminium gør sig gældende, hvilket afspejles i dimensionerne.

Under betingelserne for et individuelt varmesystem i et privat hus vil batterier af samme effekt, men fra forskellige metaller, fungere anderledes. Derfor er sammenligningen ret forudsigelig:

1. Bimetal- og aluminiumsprodukter varmes hurtigt op og afkøles. Ved at give mere varme over en periode returnerer de koldere vand til systemet.
2. Stålpanelradiatorer indtager en midterposition, da de overfører varme ikke så intensivt. Men de er billigere og nemmere at installere.
3. De mest inerte og dyre er støbejernsvarmere, de er kendetegnet ved en lang opvarmning og nedkøling, hvilket forårsager en lille forsinkelse i den automatiske regulering af kølevæskestrømmen af ​​termostatiske hoveder.

Ud fra det foregående antyder en simpel konklusion.

Det er ligegyldigt hvilket materiale radiatoren er lavet af, det vigtigste er, at den er korrekt valgt med hensyn til kraft og passer til brugeren i alle henseender. Generelt, til sammenligning skader det ikke at stifte bekendtskab med alle nuancerne i driften af ​​en bestemt enhed, samt hvor hvilken en kan installeres

Termisk effektberegning

For at organisere rumopvarmning er det nødvendigt at kende den nødvendige effekt for hver af dem og derefter beregne varmeoverførslen af ​​radiatoren. Varmeforbruget til opvarmning af et rum bestemmes på en ret simpel måde. Afhængigt af placeringen tages værdien af ​​varme til opvarmning af 1 m3 af et rum, det er 35 W / m3 for sydsiden af ​​bygningen og 40 W / m3 for nord. Rummets faktiske volumen ganges med denne værdi, og vi får den nødvendige effekt.

Opmærksomhed! Ovenstående metode til beregning af den nødvendige effekt er forstørret, dens resultater tages kun i betragtning som en retningslinje. For at beregne aluminium- eller bimetalbatterier skal man tage udgangspunkt i de egenskaber, der er angivet i producentens dokumentation

I overensstemmelse med standarderne er effekten af ​​1 sektion af radiatoren givet der ved DT = 70. Det betyder, at 1 sektion vil give den specificerede varmestrøm ved en kølevæsketemperatur ved forsyningen på 105 ºС og ved retur - 70 ºС. I dette tilfælde antages den beregnede temperatur i det indre miljø at være 18 ºС

For at beregne aluminium- eller bimetalbatterier skal man tage udgangspunkt i de egenskaber, der er angivet i producentens dokumentation. I overensstemmelse med standarderne er effekten af ​​1 sektion af radiatoren givet der ved DT = 70. Det betyder, at 1 sektion vil give den specificerede varmestrøm ved en kølevæsketemperatur ved forsyningen på 105 ºС og ved retur - 70 ºС. I dette tilfælde antages designtemperaturen for det indre miljø at være 18 ºС.

Baseret på vores tabel er varmeoverførslen af ​​en sektion af en bimetallisk radiator med en interaksal størrelse på 500 mm 204 W, men kun ved en temperatur i forsyningsrøret på 105 ºС. I moderne systemer, især individuelle, er der ikke så høj temperatur, henholdsvis, og udgangseffekten vil falde. For at finde ud af den reelle varmestrøm skal du først beregne parameteren DT for eksisterende forhold ved hjælp af formlen:

DT = (tsub + trev) / 2 - troom, hvor:

• tpod - vandtemperatur i forsyningsrørledningen;
• tobr - det samme, i returlinjen;
• troom er temperaturen inde i rummet.

Derefter multipliceres varmeoverførslen af ​​varmeradiatorens typeskilt med korrektionsfaktoren, taget afhængigt af værdien af ​​DT i henhold til tabellen:

For eksempel, med et kølemiddelskema på 80 / 60 ºС og en rumtemperatur på 21 ºС, vil DT-parameteren være lig med (80 + 60) / 2 - 21 = 49, og korrektionsfaktoren vil være 0,63. Så vil varmestrømmen af ​​1 sektion af den samme bimetalliske radiator være 204 x 0,63 = 128,5 W. Ud fra dette resultat vælges antallet af sektioner.

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

Urenheder i kobberlegeringer

herfra

Urenheder indeholdt i kobber (og selvfølgelig interagerer med det) er opdelt i tre grupper.

Faste opløsninger dannes med kobber

Sådanne urenheder omfatter aluminium, antimon, nikkel, jern, tin, zink osv. Disse tilsætningsstoffer reducerer den elektriske og termiske ledningsevne betydeligt. De kvaliteter, der hovedsageligt anvendes til fremstilling af ledende elementer, omfatter M0 og M1. Hvis antimon er indeholdt i sammensætningen af ​​kobberlegeringen, er dens varmebearbejdning ved tryk meget vanskeligere.

Urenheder, der ikke opløses i kobber

Disse omfatter bly, bismuth osv. Uden at påvirke den elektriske ledningsevne af basismetallet, sådanne urenheder gør det vanskeligt at behandle det med tryk.

Urenheder, der danner skøre kemiske forbindelser med kobber

Denne gruppe omfatter svovl og oxygen, som reducerer den elektriske ledningsevne og styrken af ​​basismetallet. Tilstedeværelsen af ​​svovl i kobberlegeringen letter i høj grad dens bearbejdelighed ved skæring.