Conducibilità termica dei metalli

Spiegazione dei valori comparativi degli apparecchi di riscaldamento

Dai dati presentati sopra, si può vedere che il dispositivo di riscaldamento bimetallico ha la più alta velocità di trasferimento del calore. Strutturalmente, un tale dispositivo è presentato da RIFAR in un case di alluminio nervato. in cui si trovano tubi metallici, l'intera struttura è fissata con un telaio saldato. Questo tipo di batterie è installato in case con un gran numero di piani, nonché in cottage e case private. Lo svantaggio di questo tipo di dispositivo di riscaldamento è il suo costo elevato.

Importante! Quando questo tipo di batteria viene installato in case con un numero elevato di piani, si consiglia di disporre di una propria centrale termica, dotata di un'unità di trattamento dell'acqua. Questa condizione per la preparazione preliminare del liquido di raffreddamento è associata alle proprietà delle batterie in alluminio.

possono essere soggetti a corrosione elettrochimica quando entra in forma scadente attraverso la rete di riscaldamento centrale. Per questo motivo, si consiglia di installare i riscaldatori in alluminio in sistemi di riscaldamento separati.

Le batterie in ghisa in questo sistema comparativo di parametri perdono in modo significativo, hanno un basso trasferimento di calore, un grande peso del riscaldatore. Ma, nonostante questi indicatori, i radiatori MS-140 sono richiesti dalla popolazione, il che è causato da tali fattori:

La durata del funzionamento senza problemi, che è importante negli impianti di riscaldamento.
Resistenza agli effetti negativi (corrosione) del vettore termico.
Inerzia termica della ghisa.

Questo tipo di dispositivo di riscaldamento funziona da oltre 50 anni, poiché non vi è alcuna differenza nella qualità della preparazione del vettore di calore. Non puoi metterli in case dove potrebbe esserci un'elevata pressione di esercizio della rete di riscaldamento, la ghisa non è un materiale durevole.

Confronto per altre caratteristiche

Una caratteristica del funzionamento a batteria - l'inerzia - è già stata menzionata sopra. Ma affinché il confronto dei radiatori di riscaldamento sia corretto, è necessario farlo non solo in termini di trasferimento di calore, ma anche in altri parametri importanti:

• pressione di esercizio e massima;
• la quantità di acqua contenuta;
• massa.

La limitazione della pressione di esercizio determina se il riscaldatore può essere installato in edifici a più piani dove l'altezza della colonna d'acqua può raggiungere centinaia di metri. A proposito, questa restrizione non si applica alle case private, dove la pressione nella rete non è elevata per definizione. Confrontare la capacità dei radiatori può dare un'idea della quantità totale di acqua nell'impianto che dovrà essere riscaldata. Ebbene, la massa del prodotto è importante per determinare il luogo e il metodo del suo fissaggio.

A titolo di esempio, di seguito è riportata una tabella di confronto delle caratteristiche di vari radiatori per riscaldamento della stessa dimensione:

Nota. Nella tabella, un riscaldatore di 5 sezioni è preso come 1 unità, ad eccezione di uno in acciaio, che è un pannello unico.

Conducibilità termica e densità dell'alluminio

La tabella mostra le proprietà termofisiche dell'alluminio Al in funzione della temperatura. Le proprietà dell'alluminio sono date in un ampio intervallo di temperature - da meno 223 a 1527°C (da 50 a 1800 K).

Come si può vedere dalla tabella, la conducibilità termica dell'alluminio a temperatura ambiente è di circa 236 W/(m gradi), il che rende possibile l'utilizzo di questo materiale per la fabbricazione di radiatori e vari dissipatori di calore.

Oltre all'alluminio, il rame ha anche un'elevata conduttività termica. Quale metallo ha la più alta conducibilità termica? È noto che la conducibilità termica dell'alluminio a medie e alte temperature è ancora inferiore a quella del rame, tuttavia, una volta raffreddato a 50K, la conducibilità termica dell'alluminio aumenta notevolmente e raggiunge un valore di 1350 W/(m gradi). Nel rame, a una temperatura così bassa, il valore di conducibilità termica diventa inferiore a quello dell'alluminio e ammonta a 1250 W/(m deg).

L'alluminio inizia a fondere ad una temperatura di 933,61 K (circa 660°C), mentre alcune sue proprietà subiscono notevoli cambiamenti. I valori di proprietà come la diffusività termica, la densità dell'alluminio e la sua conducibilità termica sono notevolmente ridotti.

La densità dell'alluminio è determinata principalmente dalla sua temperatura e dipende dallo stato di aggregazione di questo metallo. Ad esempio, a una temperatura di 27 ° C, la densità dell'alluminio è 2697 kg / m 3 e quando questo metallo viene riscaldato fino a un punto di fusione (660 ° C), la sua densità diventa 2368 kg / m 3. La diminuzione della densità dell'alluminio all'aumentare della temperatura è dovuta alla sua espansione durante il riscaldamento.

da qui

La tabella mostra i valori di conducibilità termica dei metalli (non ferrosi), nonché la composizione chimica dei metalli e delle leghe tecniche nell'intervallo di temperatura da 0 a 600°C.

Metalli non ferrosi e leghe: nichel Ni, monel, nicromo; leghe di nichel (secondo GOST 492-58): cupronichel NM81, NM70, costantana NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts e K-monel, alumel, chromel, manganina NMMts 85-12, invar; leghe di magnesio (secondo GOST 2856-68), elettroni, platino-rodio; saldature morbide (secondo GOST 1499-70): stagno puro, piombo, POS-90, POS-40, POS-30, lega di rose, lega di legno. Continua a leggere →

Cosa lo stesso per mettere un radiatore? Penso che ognuno di noi si sia posto la stessa domanda quando siamo venuti al mercato o in un negozio di ricambi, esaminando una vastissima selezione di radiatori per tutti i gusti, accontentando anche i più perversi schizzinosi. Vuoi due file, tre file, più grandi, più piccole, con una sezione grande con una piccola, alluminio, rame. Questo è esattamente il metallo di cui è fatto il radiatore e sarà discusso.

Alcuni credono che il rame. Questi sono Vecchi Credenti originali, come sarebbero stati chiamati nel 17° secolo. Sì, se non prendiamo auto nuove del 20 ° secolo, i radiatori in rame sono stati installati ovunque. Indipendentemente dalla marca e dal modello, che si trattasse di una minicar economica o di un camion pesante da più tonnellate. Ma c'è un altro esercito di proprietari di auto che affermano che i radiatori in alluminio sono migliori di quelli in rame. Perché sono installati su nuove auto moderne, su motori per impieghi gravosi che richiedono un raffreddamento di alta qualità.

E la cosa più interessante, stanno bene. Entrambi hanno i loro pro e contro ovviamente. Ora per una piccola lezione di fisica. L'indicatore più eccellente, secondo me, sono i numeri, ovvero il coefficiente di conducibilità termica. In parole povere, questa è la capacità di una sostanza di trasferire energia termica da una sostanza all'altra. Quelli. abbiamo un liquido di raffreddamento, un radiatore in metallo N-esimo e l'ambiente. In teoria, maggiore è il coefficiente, più velocemente il radiatore assorbirà l'energia termica dal liquido di raffreddamento e la rilascerà nell'ambiente più velocemente.

Quindi, la conduttività termica del rame è 401 W / (m * K) e l'alluminio - da 202 a 236 W / (m * K). Ma questo è in condizioni ideali. Sembrerebbe che il rame abbia vinto in questa disputa, ma questo è "+1" per i radiatori in rame. Ora, a parte tutto, è necessario considerare il design vero e proprio dei radiatori stessi.

Tubi di rame alla base del radiatore, nonché strisce di rame del radiatore dell'aria per trasferire il calore ricevuto all'ambiente. Le grandi celle del nido d'ape del radiatore consentono di ridurre la perdita di velocità del flusso d'aria e consentono di pompare un grande volume d'aria per unità di tempo. Una concentrazione troppo bassa della parte a nastro del radiatore riduce l'efficienza del trasferimento di calore e aumenta la concentrazione e la forza del riscaldamento locale del radiatore.

Ho trovato due tipi di radiatori basati su tubi in alluminio e acciaio. Ecco la parte non senza importanza, perché. la conducibilità termica dell'acciaio è molto bassa rispetto all'alluminio, solo 47 W/(m*K). E infatti, solo per l'elevata differenza di prestazioni, non vale più la pena installare radiatori in alluminio con tubi in acciaio. Sebbene siano più resistenti dell'alluminio purosangue e riducano il rischio di perdite dall'alta pressione, ad esempio con una valvola bloccata nel tappo del vaso di espansione.Un'elevata concentrazione di piastre di alluminio sui tubi aumenta l'area del radiatore soffiato dall'aria, aumentandone così l'efficienza, ma allo stesso tempo aumenta la resistenza del flusso d'aria e diminuisce il volume dell'aria pompata.

La politica dei prezzi sul mercato si è sviluppata in modo tale che i radiatori in rame siano molto più costosi di quelli in alluminio. Dal quadro generale, possiamo concludere che entrambi i radiatori sono buoni a modo loro. Quale scegliere comunque? Questa domanda spetta a te.

Come calcolare correttamente la potenza termica

La disposizione competente dell'impianto di riscaldamento in casa non può fare a meno di un calcolo termico della potenza dei dispositivi di riscaldamento necessari per il riscaldamento dei locali. Esistono metodi collaudati semplici per calcolare la potenza termica di un riscaldatore. necessario per riscaldare la stanza. Tiene conto anche dell'ubicazione dei locali nella casa sui punti cardinali.

• Il lato sud della casa è riscaldato per metro cubo di spazio 35 watt. Energia termica.
• Le stanze settentrionali della casa per metro cubo sono riscaldate da 40 watt. Energia termica.

Per ottenere la potenza termica totale necessaria per il riscaldamento dei locali della casa, è necessario moltiplicare il volume effettivo della stanza per i valori presentati e sommarli per il numero di stanze.

Importante! Il tipo di calcolo presentato non può essere accurato, si tratta di valori ingranditi, vengono utilizzati per una presentazione generale del numero richiesto di dispositivi di riscaldamento. Il calcolo dei dispositivi di riscaldamento bimetallici, nonché delle batterie in alluminio, viene effettuato in base ai parametri specificati nei dati del passaporto del prodotto

Secondo la normativa, la sezione di tale batteria è pari a 70 unità di potenza (DT)

Il calcolo dei dispositivi di riscaldamento bimetallici, nonché delle batterie in alluminio, viene effettuato in base ai parametri specificati nei dati del passaporto del prodotto. Secondo la normativa, la sezione di tale batteria è pari a 70 unità di potenza (DT).

Che cos'è, come capire? Il flusso di calore del passaporto della sezione della batteria può essere ottenuto a condizione di fornire un vettore di calore con una temperatura di 105 gradi. Per ottenere una temperatura di 70 gradi nel sistema di riscaldamento di ritorno della casa. La temperatura iniziale nella stanza è di 18 gradi Celsius.

il liquido di raffreddamento viene riscaldato a 105 gradi

DT= (temperatura del fluido di mandata + temperatura del fluido di ritorno)/2, meno la temperatura ambiente. Quindi moltiplicare i dati nel passaporto del prodotto per il fattore di correzione, che sono forniti in libri di riferimento speciali per diversi valori di DT. In pratica si presenta così:

• L'impianto di riscaldamento funziona in mandata diretta 90 gradi in lavorazione 70 gradi, temperatura ambiente 20 gradi.
• La formula è (90+70)/2-20=60, DT= 60

Secondo il libro di riferimento, stiamo cercando un coefficiente per questo valore, è pari a 0,82. Nel nostro caso, moltiplichiamo il flusso di calore 204 per un fattore 0,82, otteniamo il flusso di potenza reale = 167 W.

Confronto potenza termica

Se hai studiato attentamente la sezione precedente, dovresti capire che il trasferimento di calore è fortemente influenzato dalle temperature dell'aria e del liquido di raffreddamento e queste caratteristiche non dipendono molto dal radiatore stesso. Ma c'è un terzo fattore: la superficie di scambio termico, e qui il design e la forma del prodotto giocano un ruolo importante. Pertanto, è difficile confrontare idealmente un riscaldatore a pannello in acciaio con uno in ghisa, le loro superfici sono troppo diverse.

Il quarto fattore che influenza il trasferimento di calore è il materiale di cui è fatto il riscaldatore. Confronta tu stesso: 5 sezioni del radiatore in alluminio GLOBAL VOX con un'altezza di 600 mm daranno 635 W a DT = 50 °C. La retro batteria in ghisa DIANA (GURATEC) della stessa altezza e dello stesso numero di sezioni può erogare solo 530 W nelle stesse condizioni (Δt = 50 °C). Questi dati sono pubblicati sui siti web ufficiali dei produttori.

Nota. Le caratteristiche dell'alluminio e dei prodotti bimetallici in termini di potenza termica sono quasi identiche, non ha senso confrontarle.

Puoi provare a confrontare l'alluminio con un radiatore a pannello in acciaio, prendendo la dimensione standard più vicina che è adatta alle dimensioni. I citati 5 profilati in alluminio GLOBAL alti 600 mm hanno una lunghezza totale di circa 400 mm, che corrisponde al pannello in acciaio KERMI 600x400. Si scopre che anche un dispositivo in acciaio a tre file (tipo 30) emetterà solo 572 W a Δt = 50 °C. Ma tieni presente che la profondità del radiatore GLOBAL VOX è di soli 95 mm e i pannelli KERMI sono quasi 160 mm. Cioè, l'elevato trasferimento di calore dell'alluminio si fa sentire, che si riflette nelle dimensioni.

Nelle condizioni di un sistema di riscaldamento individuale di una casa privata, le batterie della stessa potenza, ma di metalli diversi, funzioneranno in modo diverso. Pertanto, il confronto è abbastanza prevedibile:

1. I prodotti bimetallici e in alluminio si riscaldano e si raffreddano rapidamente. Fornendo più calore per un periodo di tempo, restituiscono acqua più fredda al sistema.
2. I radiatori a pannelli in acciaio occupano una posizione intermedia, poiché trasferiscono il calore in modo non così intenso. Ma sono più economici e più facili da installare.
3. I più inerti e costosi sono i riscaldatori in ghisa, sono caratterizzati da un lungo riscaldamento e raffreddamento, che provoca un leggero ritardo nella regolazione automatica del flusso del liquido di raffreddamento da parte delle teste termostatiche.

Da quanto precede, si suggerisce una semplice conclusione.

Non importa di che materiale sia fatto il radiatore, l'importante è che sia selezionato correttamente in termini di potenza e si adatti all'utente sotto tutti gli aspetti. In generale, per fare un confronto, non fa male conoscere tutte le sfumature del funzionamento di un particolare dispositivo, nonché dove può essere installato

Calcolo della potenza termica

Per organizzare il riscaldamento degli ambienti, è necessario conoscere la potenza richiesta per ciascuno di essi, quindi calcolare il trasferimento di calore del radiatore. Il consumo di calore per il riscaldamento di una stanza è determinato in modo abbastanza semplice. A seconda della posizione, viene preso il valore del calore per riscaldare 1 m3 di una stanza, è 35 W / m3 per il lato sud dell'edificio e 40 W / m3 per il nord. Il volume effettivo della stanza viene moltiplicato per questo valore e otteniamo la potenza richiesta.

Attenzione! Il metodo di calcolo della potenza richiesta sopra è ingrandito, i suoi risultati vengono presi in considerazione solo come linea guida. Per calcolare le batterie in alluminio o bimetalliche si deve partire dalle caratteristiche specificate nella documentazione del costruttore

In conformità con gli standard, la potenza di 1 sezione del radiatore è data lì a DT = 70. Ciò significa che 1 sezione fornirà il flusso di calore specificato a una temperatura del liquido di raffreddamento alla fornitura di 105 ºС e al ritorno - 70 ºС. In questo caso, si presume che la temperatura calcolata dell'ambiente interno sia 18 ºС

Per calcolare le batterie in alluminio o bimetalliche si deve partire dalle caratteristiche specificate nella documentazione del costruttore. In conformità con gli standard, la potenza di 1 sezione del radiatore è data lì a DT = 70. Ciò significa che 1 sezione fornirà il flusso di calore specificato a una temperatura del liquido di raffreddamento alla fornitura di 105 ºС e al ritorno - 70 ºС. In questo caso, si presume che la temperatura di progetto dell'ambiente interno sia 18 ºС.

Sulla base della nostra tabella, il trasferimento di calore di una sezione di un radiatore bimetallico con una dimensione interassiale di 500 mm è di 204 W, ma solo a una temperatura nel tubo di alimentazione di 105 ºС. Nei sistemi moderni, in particolare in quelli individuali, non esiste una temperatura così elevata, rispettivamente, e la potenza di uscita diminuirà. Per conoscere il reale flusso di calore è necessario prima calcolare il parametro DT per le condizioni esistenti utilizzando la formula:

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

• tpod - temperatura dell'acqua nella condotta di alimentazione;
• tobr - lo stesso, nella riga di ritorno;
• troom è la temperatura all'interno della stanza.

Successivamente, il trasferimento di calore di targa del radiatore di riscaldamento viene moltiplicato per il fattore di correzione, assunto in base al valore di DT secondo la tabella:

Ad esempio, con un programma del liquido di raffreddamento di 80 / 60 ºС e una temperatura ambiente di 21 ºС, il parametro DT sarà uguale a (80 + 60) / 2 - 21 = 49 e il fattore di correzione sarà 0,63. Quindi il flusso di calore di 1 sezione dello stesso radiatore bimetallico sarà 204 x 0,63 = 128,5 W. Sulla base di questo risultato, viene selezionato il numero di sezioni.

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

Impurità nelle leghe di rame

da qui

Le impurità contenute nel rame (e, ovviamente, interagendo con esso) sono divise in tre gruppi.

Soluzioni solide che si formano con il rame

Tali impurità includono alluminio, antimonio, nichel, ferro, stagno, zinco, ecc. Questi additivi riducono significativamente la conduttività elettrica e termica. I gradi che vengono utilizzati principalmente per la produzione di elementi conduttivi includono M0 e M1. Se l'antimonio è contenuto nella composizione della lega di rame, la sua lavorazione a caldo per pressione è molto più difficile.

Impurità che non si dissolvono nel rame

Questi includono piombo, bismuto, ecc. Non influenzando la conduttività elettrica del metallo di base, tali impurità rendono difficile l'elaborazione con la pressione.

Impurità che formano composti chimici fragili con il rame

Questo gruppo include zolfo e ossigeno, che riducono la conduttività elettrica e la forza del metallo di base. La presenza di zolfo nella lega di rame ne facilita notevolmente la lavorabilità da taglio.