Wärmeleitfähigkeit von Metallen

Erläuterung der Vergleichswerte von Heizgeräten

Aus den oben präsentierten Daten ist ersichtlich, dass die bimetallische Heizvorrichtung die höchste Wärmeübertragungsrate hat. Strukturell wird ein solches Gerät von RIFAR in einem gerippten Aluminiumgehäuse präsentiert. in denen sich Metallrohre befinden, wird die gesamte Struktur mit einem geschweißten Rahmen befestigt. Diese Art von Batterien wird in Häusern mit einer großen Anzahl von Stockwerken sowie in Cottages und Privathäusern installiert. Der Nachteil dieser Art von Heizgerät sind die hohen Kosten.

Wichtig! Wenn dieser Batterietyp in Häusern mit vielen Stockwerken installiert wird, wird empfohlen, eine eigene Kesselstation mit einer Wasseraufbereitungsanlage zu haben. Diese Bedingung für die vorbereitende Vorbereitung des Kühlmittels ist mit den Eigenschaften von Aluminiumbatterien verbunden.

Sie können elektrochemischer Korrosion ausgesetzt sein, wenn sie in schlechter Qualität durch das Zentralheizungsnetz gelangen. Aus diesem Grund wird empfohlen, Aluminiumheizungen in separaten Heizungssystemen zu installieren.

Gusseisenbatterien verlieren in diesem Vergleichssystem an Parametern erheblich, sie haben eine geringe Wärmeübertragung, ein großes Gewicht der Heizung. Aber trotz dieser Indikatoren werden MS-140-Heizkörper von der Bevölkerung nachgefragt, was durch solche Faktoren verursacht wird:

Die Dauer des störungsfreien Betriebs, was bei Heizungsanlagen wichtig ist.
Beständigkeit gegen die negativen Auswirkungen (Korrosion) des Wärmeträgers.
Thermische Trägheit von Gusseisen.

Diese Art von Heizgerät ist seit mehr als 50 Jahren in Betrieb, da es keinen Unterschied in der Qualität der Zubereitung des Wärmeträgers gibt. Sie können sie nicht in Häusern aufstellen, in denen möglicherweise ein hoher Arbeitsdruck des Heizungsnetzes besteht, Gusseisen ist kein langlebiges Material.

Vergleich nach anderen Merkmalen

Ein Merkmal des Batteriebetriebs – die Trägheit – wurde bereits oben erwähnt. Damit der Vergleich von Heizkörpern jedoch korrekt ist, muss dies nicht nur in Bezug auf die Wärmeübertragung erfolgen, sondern auch in anderen wichtigen Parametern:

• Arbeits- und Maximaldruck;
• die enthaltene Wassermenge;
• Masse.

Die Betriebsdruckbegrenzung bestimmt, ob die Heizung in mehrstöckigen Gebäuden installiert werden kann, in denen die Höhe der Wassersäule Hunderte von Metern erreichen kann. Diese Einschränkung gilt übrigens nicht für Privathäuser, wo der Druck im Netz per Definition nicht hoch ist. Der Vergleich der Kapazität von Heizkörpern kann eine Vorstellung von der Gesamtwassermenge im System geben, die erwärmt werden muss. Nun, die Masse des Produkts ist wichtig, um den Ort und die Methode seiner Befestigung zu bestimmen.

Als Beispiel ist nachfolgend eine Vergleichstabelle der Eigenschaften verschiedener Heizkörper gleicher Größe dargestellt:

Notiz. In der Tabelle wird eine Heizung mit 5 Abschnitten als 1 Einheit angesehen, mit Ausnahme einer Stahlheizung, die eine einzelne Platte ist.

Wärmeleitfähigkeit und Dichte von Aluminium

Die Tabelle zeigt die thermophysikalischen Eigenschaften von Aluminium Al in Abhängigkeit von der Temperatur. Die Eigenschaften von Aluminium sind in einem weiten Temperaturbereich gegeben - von minus 223 bis 1527°C (von 50 bis 1800 K).

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium bei Raumtemperatur etwa 236 W/(m Grad), was es ermöglicht, dieses Material für die Herstellung von Heizkörpern und verschiedenen Kühlkörpern zu verwenden.

Neben Aluminium hat auch Kupfer eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Welches Metall hat die höchste Wärmeleitfähigkeit? Es ist bekannt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium bei mittleren und hohen Temperaturen immer noch geringer ist als die von Kupfer, jedoch steigt die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium bei einer Abkühlung auf 50 K deutlich an und erreicht einen Wert von 1350 W/(m°). In Kupfer wird bei einer so niedrigen Temperatur der Wärmeleitfähigkeitswert niedriger als der von Aluminium und beträgt 1250 W / (m Grad).

Aluminium beginnt bei einer Temperatur von 933,61 K (ca. 660 ° C) zu schmelzen, während sich einige seiner Eigenschaften erheblich ändern. Die Werte von Eigenschaften wie Temperaturleitfähigkeit, die Dichte von Aluminium und seine Wärmeleitfähigkeit werden deutlich reduziert.

Die Dichte von Aluminium wird hauptsächlich durch seine Temperatur bestimmt und hängt vom Aggregatzustand dieses Metalls ab. Beispielsweise beträgt die Dichte von Aluminium bei einer Temperatur von 27 ° C 2697 kg / m 3, und wenn dieses Metall auf einen Schmelzpunkt (660 ° C) erhitzt wird, beträgt seine Dichte 2368 kg / m 3. Die Abnahme der Dichte von Aluminium mit steigender Temperatur ist auf seine Ausdehnung beim Erhitzen zurückzuführen.

von hier

Die Tabelle zeigt die Werte der Wärmeleitfähigkeit von Metallen (Nichteisen), sowie die chemische Zusammensetzung von Metallen und technischen Legierungen im Temperaturbereich von 0 bis 600°C.

Nichteisenmetalle und -legierungen: Nickel Ni, Monel, Nichrom; Nickellegierungen (nach GOST 492-58): Kupfernickel NM81, NM70, Konstantan NMMts 58,5-1,54, Kopel NM 56,5, Monel NMZhMts und K-Monel, Alumel, Chromel, Manganin NMMts 85-12, Invar; Magnesiumlegierungen (nach GOST 2856-68), Elektron, Platin-Rhodium; Weichlote (nach GOST 1499-70): reines Zinn, Blei, POS-90, POS-40, POS-30, Rosenlegierung, Holzlegierung. Lesen Sie weiter →

Was immerhin einen Heizkörper zu setzen? Ich denke, jeder von uns hat sich dieselbe Frage gestellt, als wir auf den Markt oder in ein Ersatzteilgeschäft kamen und eine riesige Auswahl an Heizkörpern für jeden Geschmack untersuchten, die selbst den perversesten Wähler zufriedenstellte. Wollen Sie zweireihig, dreireihig, größer, kleiner, mit einem großen Querschnitt mit einem kleinen, Aluminium, Kupfer. Das ist genau das Metall, aus dem der Kühler besteht und wird besprochen.

Einige glauben, dass Kupfer. Das sind original Altgläubige, wie man sie im 17. Jahrhundert genannt hätte. Ja, wenn wir nicht die Neuwagen des 20. Jahrhunderts nehmen, dann wurden überall Kupferheizkörper eingebaut. Unabhängig von Marke und Modell, ob preisgünstiger Kleinstwagen oder schwerer Multitonner. Aber es gibt eine andere Armee von Autobesitzern, die behaupten, Kühler aus Aluminium seien besser als Kühler aus Kupfer. Weil sie in neue moderne Autos eingebaut werden, in Hochleistungsmotoren, die eine hochwertige Kühlung erfordern.

Und was am interessantesten ist, sie sind in Ordnung. Beides hat natürlich seine Vor- und Nachteile. Jetzt für eine kleine Physikstunde. Der beste Indikator sind meiner Meinung nach die Zahlen, nämlich der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient. Vereinfacht ausgedrückt ist dies die Fähigkeit eines Stoffes, Wärmeenergie von einem Stoff auf einen anderen zu übertragen. Jene. Wir haben ein Kühlmittel, einen Kühler aus N-ten Metall und die Umwelt. Je höher der Koeffizient, desto schneller nimmt der Kühler theoretisch Wärmeenergie aus dem Kühlmittel auf und gibt sie schneller an die Umgebung ab.

Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer beträgt also 401 W / (m * K) und von Aluminium - von 202 bis 236 W / (m * K). Aber das ist unter idealen Bedingungen. Es scheint, dass Kupfer in diesem Streit gewonnen hat, aber dies ist „+1“ für Kupferheizkörper. Nun muss neben allem das eigentliche Design der Heizkörper selbst berücksichtigt werden.

Kupferrohre am Boden des Heizkörpers sowie Kupferstreifen des Luftheizkörpers zur Übertragung der aufgenommenen Wärme an die Umgebung. Große Zellen der Kühlerwaben ermöglichen es, den Geschwindigkeitsverlust der Luftströmung zu reduzieren und ein großes Luftvolumen pro Zeiteinheit zu pumpen. Eine zu geringe Konzentration des Bandteils des Heizkörpers verringert die Effizienz der Wärmeübertragung und erhöht die Konzentration und Stärke der lokalen Erwärmung des Heizkörpers.

Ich habe zwei Arten von Heizkörpern gefunden, die auf Aluminium- und Stahlrohren basieren. Hier ist der nicht unwichtige Teil, denn. Die Wärmeleitfähigkeit von Stahl ist im Vergleich zu Aluminium sehr gering, nur 47 W/(m*K). Und eigentlich lohnt es sich schon allein wegen des hohen Leistungsunterschieds nicht mehr, Aluminiumradiatoren mit Stahlrohren zu verbauen. Sie sind zwar stärker als reinrassiges Aluminium und verringern das Risiko einer Leckage durch hohen Druck, beispielsweise bei einem festsitzenden Ventil im Deckel des Ausgleichsbehälters.Eine hohe Konzentration von Aluminiumplatten auf den Rohren vergrößert die von Luft geblasene Fläche des Kühlers und erhöht dadurch seine Effizienz, aber gleichzeitig erhöht sich der Widerstand des Luftstroms und das gepumpte Luftvolumen nimmt ab.

Die Preispolitik am Markt hat sich dahingehend entwickelt, dass Kupferheizkörper deutlich teurer sind als solche aus Aluminium. Aus dem Gesamtbild können wir schließen, dass sowohl diese als auch andere Radiatoren auf ihre Weise gut sind. Welches soll man überhaupt wählen? Diese Frage liegt bei Ihnen.

So berechnen Sie die Wärmeleistung richtig

Eine kompetente Anordnung des Heizsystems im Haus kann nicht ohne eine thermische Berechnung der Leistung der Heizgeräte auskommen, die zum Heizen der Räumlichkeiten erforderlich sind. Zur Berechnung der Heizleistung einer Heizung gibt es einfache erprobte Methoden. benötigt, um den Raum zu heizen. Es berücksichtigt auch die Lage der Räumlichkeiten im Haus an den Himmelsrichtungen.

• Die Südseite des Hauses wird pro Kubikmeter Raum mit 35 Watt beheizt. Wärmekraft.
• Die nördlichen Räume des Hauses werden pro Kubikmeter mit 40 Watt beheizt. Wärmekraft.

Um die zum Heizen der Räumlichkeiten des Hauses erforderliche Gesamtwärmeleistung zu erhalten, muss das tatsächliche Volumen des Raums mit den angegebenen Werten multipliziert und mit der Anzahl der Räume addiert werden.

Wichtig! Die dargestellte Berechnungsart kann nicht genau sein, es handelt sich um vergrößerte Werte, sie dienen zur groben Darstellung der benötigten Anzahl von Heizgeräten. Die Berechnung von Bimetallheizgeräten sowie Aluminiumbatterien erfolgt auf der Grundlage der in den Passdaten des Produkts angegebenen Parameter

Gemäß den Vorschriften entspricht der Querschnitt einer solchen Batterie 70 Leistungseinheiten (DT)

Die Berechnung von Bimetallheizgeräten sowie Aluminiumbatterien erfolgt auf der Grundlage der in den Passdaten des Produkts angegebenen Parameter. Gemäß den Vorschriften entspricht der Querschnitt einer solchen Batterie 70 Leistungseinheiten (DT).

Was ist das, wie zu verstehen? Der Passwärmefluss des Batterieabschnitts kann unter der Bedingung erhalten werden, dass ein Wärmeträger mit einer Temperatur von 105 Grad zugeführt wird. Um eine Temperatur von 70 Grad in der Rücklaufheizung des Hauses zu erreichen. Die Anfangstemperatur im Raum wird mit 18 Grad Celsius angenommen.

Das Kühlmittel wird auf 105 Grad erhitzt

DT= (Vorlaufmedientemperatur + Rücklaufmedientemperatur)/2, minus Raumtemperatur. Multiplizieren Sie dann die Daten im Produktpass mit dem Korrekturfaktor, der in speziellen Nachschlagewerken für unterschiedliche Werte von DT angegeben ist. In der Praxis sieht das so aus:

• Das Heizsystem arbeitet bei direkter Versorgung 90 Grad, bei Verarbeitung 70 Grad, Raumtemperatur 20 Grad.
• Die Formel lautet (90+70)/2-20=60, DT= 60

Laut Nachschlagewerk suchen wir einen Koeffizienten für diesen Wert, er ist gleich 0,82. In unserem Fall multiplizieren wir den Wärmestrom 204 mit dem Faktor 0,82, wir erhalten den realen Leistungsstrom = 167 W.

Thermischer Leistungsvergleich

Wenn Sie den vorherigen Abschnitt sorgfältig studiert haben, sollten Sie verstehen, dass die Wärmeübertragung stark von den Luft- und Kühlmitteltemperaturen beeinflusst wird und diese Eigenschaften nicht sehr vom Kühler selbst abhängen. Aber es gibt noch einen dritten Faktor – die Wärmeaustauschfläche, und hier spielt das Design und die Form des Produkts eine große Rolle. Daher ist es schwierig, eine Stahlplattenheizung ideal mit einer Gusseisenheizung zu vergleichen, zu unterschiedlich sind ihre Oberflächen.

Der vierte Faktor, der die Wärmeübertragung beeinflusst, ist das Material, aus dem die Heizung hergestellt ist. Vergleichen Sie selbst: 5 Sektionen des Aluminiumheizkörpers GLOBAL VOX mit einer Höhe von 600 mm ergeben 635 W bei DT = 50 °С. Gusseisen-Retrobatterie DIANA (GURATEC) gleicher Bauhöhe und gleicher Gliederzahl kann unter gleichen Bedingungen (Δt = 50 °C) nur 530 W abgeben. Diese Daten werden auf den offiziellen Websites der Hersteller veröffentlicht.

Notiz. Die Eigenschaften von Aluminium- und Bimetallprodukten in Bezug auf die Wärmeleistung sind nahezu identisch, es macht keinen Sinn, sie zu vergleichen.

Sie können versuchen, Aluminium mit einem Stahlplattenheizkörper zu vergleichen, indem Sie die nächstgelegene Standardgröße nehmen, die in der Größe geeignet ist. Die genannten 5 GLOBAL Aluminiumprofile 600 mm hoch haben eine Gesamtlänge von ca. 400 mm, was der KERMI 600x400 Stahlplatte entspricht. Es stellt sich heraus, dass selbst ein dreireihiges Stahlgerät (Typ 30) bei Δt = 50 °C nur 572 W abgibt. Beachten Sie jedoch, dass die Tiefe des GLOBAL VOX-Radiators nur 95 mm beträgt und die KERMI-Platten fast 160 mm. Das heißt, die hohe Wärmeübertragung von Aluminium macht sich bemerkbar, was sich in den Abmessungen widerspiegelt.

Unter den Bedingungen eines individuellen Heizsystems eines Privathauses funktionieren Batterien gleicher Leistung, jedoch aus unterschiedlichen Metallen, unterschiedlich. Daher ist der Vergleich ziemlich vorhersehbar:

1. Bimetall- und Aluminiumprodukte erwärmen und kühlen schnell ab. Sie geben über einen bestimmten Zeitraum mehr Wärme ab und führen kälteres Wasser in das System zurück.
2. Flachheizkörper nehmen eine Mittelstellung ein, da sie die Wärme nicht so intensiv übertragen. Aber sie sind billiger und einfacher zu installieren.
3. Am trägesten und teuersten sind Gusseisenheizungen, sie zeichnen sich durch ein langes Aufwärmen und Abkühlen aus, was zu einer leichten Verzögerung bei der automatischen Regulierung des Kühlmittelflusses durch Thermostatköpfe führt.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich eine einfache Schlussfolgerung.

Egal aus welchem ​​Material der Radiator besteht, Hauptsache er ist leistungsmäßig richtig gewählt und passt in jeder Hinsicht zum Nutzer. Im Allgemeinen schadet es zum Vergleich nicht, sich mit allen Nuancen der Bedienung eines bestimmten Geräts vertraut zu machen und zu wissen, wo welches installiert werden kann

Berechnung der Wärmeleistung

Um die Raumheizung zu organisieren, ist es notwendig, die erforderliche Leistung für jeden von ihnen zu kennen und dann die Wärmeübertragung des Heizkörpers zu berechnen. Der Wärmeverbrauch zum Heizen eines Raumes wird recht einfach ermittelt. Je nach Standort wird der Wärmewert für die Beheizung von 1 m3 eines Raumes angenommen, er beträgt 35 W / m3 für die Südseite des Gebäudes und 40 W / m3 für die Nordseite. Das tatsächliche Volumen des Raumes wird mit diesem Wert multipliziert und wir erhalten die benötigte Leistung.

Aufmerksamkeit! Die obige Methode zur Berechnung der erforderlichen Leistung ist eine erweiterte Methode, deren Ergebnisse nur als Richtlinie berücksichtigt werden. Um Aluminium- oder Bimetallbatterien zu berechnen, muss man von den in den Herstellerunterlagen angegebenen Kennwerten ausgehen

Gemäß den Normen wird die Leistung von 1 Abschnitt des Kühlers dort bei DT = 70 angegeben. Dies bedeutet, dass 1 Abschnitt den angegebenen Wärmestrom bei einer Kühlmitteltemperatur bei der Zufuhr von 105 ° C und bei der Rückleitung - 70 liefert ºС. In diesem Fall wird die berechnete Temperatur der Innenumgebung mit 18 °C angenommen

Um Aluminium- oder Bimetallbatterien zu berechnen, muss man von den in den Herstellerunterlagen angegebenen Kennwerten ausgehen. Gemäß den Normen wird die Leistung von 1 Abschnitt des Kühlers dort bei DT = 70 angegeben. Dies bedeutet, dass 1 Abschnitt den angegebenen Wärmestrom bei einer Kühlmitteltemperatur bei der Zufuhr von 105 ° C und bei der Rückleitung - 70 liefert ºС. In diesem Fall wird die Auslegungstemperatur der Innenumgebung mit 18 °C angenommen.

Basierend auf unserer Tabelle beträgt die Wärmeübertragung eines Abschnitts eines Bimetallstrahlers mit einem Achsabstand von 500 mm 204 W, jedoch nur bei einer Temperatur in der Zuleitung von 105 ° C. In modernen Systemen, insbesondere in Einzelsystemen, gibt es keine so hohe Temperatur, und die Ausgangsleistung nimmt ab. Um den realen Wärmestrom zu ermitteln, müssen Sie zunächst den Parameter DT für vorhandene Bedingungen nach folgender Formel berechnen:

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

• tpod - Wassertemperatur in der Versorgungsleitung;
• tobr - das gleiche in der Rückleitung;
• troom ist die Temperatur im Raum.

Danach wird die Wärmeübertragung des Heizkörpers auf dem Typenschild mit dem Korrekturfaktor multipliziert, der in Abhängigkeit vom Wert von DT gemäß der Tabelle genommen wird:

Bei einem Kühlmittelplan von 80 / 60 ° C und einer Raumtemperatur von 21 ° C ist der DT-Parameter beispielsweise gleich (80 + 60) / 2 - 21 = 49 und der Korrekturfaktor beträgt 0,63. Dann beträgt der Wärmestrom von 1 Abschnitt desselben Bimetallstrahlers 204 x 0,63 = 128,5 W. Basierend auf diesem Ergebnis wird die Anzahl der Abschnitte ausgewählt.

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

Verunreinigungen in Kupferlegierungen

von hier

Verunreinigungen, die in Kupfer enthalten sind (und natürlich damit interagieren), werden in drei Gruppen eingeteilt.

Bildung fester Lösungen mit Kupfer

Zu solchen Verunreinigungen gehören Aluminium, Antimon, Nickel, Eisen, Zinn, Zink usw. Diese Zusätze verringern die elektrische und thermische Leitfähigkeit erheblich. Zu den Sorten, die hauptsächlich für die Herstellung von leitfähigen Elementen verwendet werden, gehören M0 und M1. Wenn Antimon in der Zusammensetzung der Kupferlegierung enthalten ist, ist ihre Warmumformung durch Druck viel schwieriger.

Verunreinigungen, die sich nicht in Kupfer lösen

Dazu gehören Blei, Wismut usw. Diese Verunreinigungen beeinträchtigen die elektrische Leitfähigkeit des Grundmetalls nicht, erschweren jedoch die Verarbeitung unter Druck.

Verunreinigungen, die mit Kupfer spröde chemische Verbindungen eingehen

Zu dieser Gruppe gehören Schwefel und Sauerstoff, die die elektrische Leitfähigkeit und Festigkeit des Grundmetalls verringern. Das Vorhandensein von Schwefel in der Kupferlegierung erleichtert ihre Bearbeitbarkeit durch Schneiden erheblich.