מוליכות תרמית של מתכות

הסבר על ערכים השוואתיים של מכשירי חימום

מהנתונים שהוצגו לעיל, ניתן לראות שלמכשיר החימום הדו-מתכתי יש את קצב העברת החום הגבוה ביותר. מבחינה מבנית, מכשיר כזה מוצג על ידי RIFAR במארז אלומיניום מצולע. שבו ממוקמים צינורות מתכת, כל המבנה מהודק עם מסגרת מרותכת. סוג זה של סוללות מותקן בבתים עם מספר רב של קומות, כמו גם בקוטג'ים ובתים פרטיים. החיסרון של סוג זה של מכשיר חימום הוא העלות הגבוהה שלו.

חָשׁוּב! כאשר מצבר מסוג זה מותקן בבתים עם מספר רב של קומות, מומלץ להחזיק עמדת דוודים משלכם, הכוללת יחידת טיפול במים. תנאי זה להכנה מוקדמת של נוזל הקירור קשור למאפיינים של סוללות אלומיניום.

הם יכולים להיות נתונים לקורוזיה אלקטרוכימית כאשר היא נכנסת בצורה ירודה דרך רשת ההסקה המרכזית. מסיבה זו, תנורי חימום מאלומיניום מומלץ להתקין במערכות חימום נפרדות.

סוללות ברזל יצוק במערכת השוואתית זו של פרמטרים מאבדות באופן משמעותי, יש להן העברת חום נמוכה, משקל גדול של התנור. אבל, למרות אינדיקטורים אלה, רדיאטורים MS-140 מבוקשים על ידי האוכלוסייה, אשר נגרמת על ידי גורמים כאלה:

משך הפעולה ללא תקלות, החשוב במערכות חימום.
התנגדות להשפעות השליליות (קורוזיה) של המוביל התרמי.
אינרציה תרמית של ברזל יצוק.

סוג זה של מכשיר חימום פועל כבר יותר מ-50 שנה, עבורו אין הבדל באיכות ההכנה של נושא החום. אתה לא יכול לשים אותם בבתים שבהם עשוי להיות לחץ עבודה גבוה של רשת החימום, ברזל יצוק אינו חומר עמיד.

השוואה לפי מאפיינים אחרים

מאפיין אחד של פעולת הסוללה - אינרציה - כבר הוזכר לעיל. אבל כדי שהשוואת רדיאטורי חימום תהיה נכונה, זה חייב להיעשות לא רק במונחים של העברת חום, אלא גם בפרמטרים חשובים אחרים:

• עבודה ולחץ מרבי;
• כמות המים הכלולה;
• מסה.

מגבלת לחץ ההפעלה קובעת האם ניתן להתקין את התנור בבניינים רבי קומות בהם גובה עמוד המים יכול להגיע למאות מטרים. אגב, הגבלה זו אינה חלה על בתים פרטיים, שבהם הלחץ ברשת אינו גבוה בהגדרה. השוואת קיבולת הרדיאטורים יכולה לתת מושג לגבי כמות המים הכוללת במערכת שתצטרך לחמם. ובכן, המסה של המוצר חשובה בקביעת המקום ושיטת ההתקשרות שלו.

כדוגמה, טבלת השוואה של המאפיינים של רדיאטורי חימום שונים באותו גודל מוצגת להלן:

הערה. בטבלה, תנור חימום של 5 חלקים נלקח כיחידה 1, למעט אחד מפלדה, שהוא לוח בודד.

מוליכות תרמית וצפיפות של אלומיניום

הטבלה מציגה את התכונות התרמופיזיקליות של אלומיניום אל בהתאם לטמפרטורה. תכונות האלומיניום ניתנות בטווח טמפרטורות רחב - ממינוס 223 עד 1527 מעלות צלזיוס (מ-50 עד 1800 K).

כפי שניתן לראות מהטבלה, המוליכות התרמית של אלומיניום בטמפרטורת החדר היא כ-236 W/(m deg), מה שמאפשר להשתמש בחומר זה לייצור רדיאטורים וגופי קירור שונים.

בנוסף לאלומיניום, לנחושת יש גם מוליכות תרמית גבוהה. לאיזו מתכת יש את המוליכות התרמית הגבוהה ביותר? ידוע שהמוליכות התרמית של אלומיניום בטמפרטורות בינוניות וגבוהות עדיין פחותה מזו של נחושת, אולם בקירור ל-50K, המוליכות התרמית של האלומיניום עולה משמעותית ומגיעה לערך של 1350 W/(m deg). בנחושת, בטמפרטורה כל כך נמוכה, ערך המוליכות התרמית הופך נמוך יותר מזה של אלומיניום ומסתכם ב-1250 W / (m מעלות).

האלומיניום מתחיל להמיס בטמפרטורה של 933.61 K (כ-660 מעלות צלזיוס), בעוד שחלק מתכונותיו עוברות שינויים משמעותיים. ערכי המאפיינים כמו דיפוזיביות תרמית, צפיפות האלומיניום והמוליכות התרמית שלו מופחתים באופן משמעותי.

צפיפות האלומיניום נקבעת בעיקר על פי הטמפרטורה שלו ותלויה במצב הצבירה של מתכת זו. לדוגמה, בטמפרטורה של 27 מעלות צלזיוס, צפיפות האלומיניום היא 2697 ק"ג / מ"ר, וכאשר מתכת זו מחוממת לנקודת התכה (660 מעלות צלזיוס), צפיפותה הופכת להיות שווה ל-2368 ק"ג / מ"ק. הירידה בצפיפות האלומיניום עם עליית הטמפרטורה נובעת מהתפשטותו בעת החימום.

מכאן

הטבלה מציגה את ערכי המוליכות התרמית של מתכות (לא ברזליות), כמו גם את ההרכב הכימי של מתכות וסגסוגות טכניות בטווח הטמפרטורות שבין 0 ל-600 מעלות צלזיוס.

מתכות וסגסוגות לא ברזליות: ניקל Ni, monel, nichrome; סגסוגות ניקל (לפי GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58.5-1.54, קופל NM 56.5, monel NMZhMts ו-K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12; סגסוגות מגנזיום (על פי GOST 2856-68), אלקטרונים, פלטינה-רודיום; הלחמות רכות (על פי GOST 1499-70): פח טהור, עופרת, POS-90, POS-40, POS-30, סגסוגת ורדים, סגסוגת עץ. המשך קריאה →

מה בכל זאת לשים רדיאטור? אני חושב שכל אחד מאיתנו שאל את אותה שאלה כשהגענו לשוק או לחנות חלפים, בוחן מבחר עצום של רדיאטורים לכל טעם, מספקים אפילו את הבררן הכי סוטה. האם אתה רוצה שתי שורות, שלוש שורות, גדול יותר, קטן יותר, עם חלק גדול עם אחד קטן, אלומיניום, נחושת. מזה בדיוק מתכת עשוי הרדיאטור ועליו נדון.

יש המאמינים כי נחושת. אלו הם מאמינים ותיקים מקוריים, כפי שהיו נקראים במאה ה-17. כן, אם ניקח לא מכוניות חדשות של המאה ה-20, אז רדיאטורים נחושת הותקנו בכל מקום. ללא קשר ליצרן ולדגם, בין אם מדובר במכונית מינית תקציבית או במשאית כבדה. אבל יש עוד צבא של בעלי רכב שטוען שרדיאטורים עשויים מאלומיניום טובים יותר מאלו מנחושת. כי הם מותקנים על מכוניות מודרניות חדשות, על מנועים כבדים הדורשים קירור איכותי.

ומה שהכי מעניין, הם בסדר. לשניהם יש את היתרונות והחסרונות שלהם כמובן. עכשיו לשיעור פיזיקה קטן. האינדיקטור המצוין ביותר, לדעתי, הם המספרים, כלומר מקדם המוליכות התרמית. במילים פשוטות, זוהי היכולת של חומר להעביר אנרגיה תרמית מחומר אחד למשנהו. הָהֵן. יש לנו נוזל קירור, רדיאטור עשוי מתכת N-th והסביבה. תיאורטית, ככל שהמקדם גבוה יותר, כך הרדיאטור ייקח מהר יותר אנרגיה תרמית מנוזל הקירור וישחרר אותה לסביבה מהר יותר.

אז, מוליכות תרמית של נחושת היא 401 W / (מ * K), ואלומיניום - מ 202 ל 236 W / (מ * K). אבל זה בתנאים אידיאליים. נראה שנחושת ניצחה במחלוקת זו, אבל זה "+1" עבור רדיאטורים נחושת. עכשיו, מלבד הכל, יש צורך לשקול את העיצוב בפועל של הרדיאטורים עצמם.

צינורות נחושת בבסיס הרדיאטור, וכן רצועות נחושת של רדיאטור האוויר להעברת החום המתקבל לסביבה. תאים גדולים של חלת הדבש של הרדיאטור מאפשרים להפחית את אובדן מהירות זרימת האוויר ומאפשרים לשאוב נפח גדול של אוויר ליחידת זמן. ריכוז נמוך מדי של חלק הסרט של הרדיאטור מפחית את יעילות העברת החום ומגביר את הריכוז והחוזק של החימום המקומי של הרדיאטור.

מצאתי שני סוגים של רדיאטורים המבוססים על צינורות אלומיניום ופלדה. הנה החלק הלא חשוב, כי. המוליכות התרמית של פלדה נמוכה מאוד בהשוואה לאלומיניום, רק 47 W/(m*K). ולמעשה, רק בגלל ההבדל הגבוה בביצועים, כבר לא כדאי להתקין רדיאטורים מאלומיניום עם צינורות פלדה. למרות שהם חזקים יותר מאלומיניום גזעי ומפחיתים את הסיכון לדליפה מלחץ גבוה, למשל, עם שסתום תקוע בפקק של מיכל ההרחבה.ריכוז גבוה של לוחות אלומיניום על הצינורות מגדיל את שטח הרדיאטור המונשם באוויר, ובכך מגדיל את יעילותו, אך במקביל, ההתנגדות של זרימת האוויר עולה ונפח האוויר הנשאב פוחת.

מדיניות התמחור בשוק התפתחה כך שרדיאטורים מנחושת יקרים הרבה יותר מאלומיניום. מהתמונה הכוללת, אנו יכולים להסיק ששני הרדיאטורים טובים בדרכם שלהם. איזה מהם לבחור בכלל? השאלה הזו תלויה בך.

כיצד לחשב נכון את הכוח התרמי

סידור מוכשר של מערכת החימום בבית לא יכול להסתדר בלי חישוב תרמי של הכוח של מכשירי החימום הדרושים לחימום המקום. ישנן שיטות פשוטות מוכחות לחישוב תפוקת החום של דוד. צריך לחמם את החדר. זה גם לוקח בחשבון את המיקום של הנחות בבית על הנקודות הקרדינליות.

• הצד הדרומי של הבית מחומם למטר מעוקב של שטח 35 וואט. כוח תרמי.
• החדרים הצפוניים של הבית למטר מעוקב מחוממים ב-40 וואט. כוח תרמי.

כדי לקבל את הכוח התרמי הכולל הנדרש לחימום הבית, יש צורך להכפיל את נפח החדר בפועל בערכים המוצגים ולהוסיף אותם במספר החדרים.

חָשׁוּב! סוג החישוב המוצג לא יכול להיות מדויק, אלה הם ערכים מוגדלים, הם משמשים להצגה כללית של המספר הנדרש של התקני חימום. החישוב של מכשירי חימום דו-מתכתיים, כמו גם סוללות אלומיניום, מתבצע על סמך הפרמטרים המפורטים בנתוני הדרכון של המוצר

על פי התקנות, החלק של סוללה כזו שווה ל-70 יחידות הספק (DT)

החישוב של מכשירי חימום דו-מתכתיים, כמו גם סוללות אלומיניום, מתבצע על סמך הפרמטרים המפורטים בנתוני הדרכון של המוצר. על פי התקנות, הסעיף של סוללה כזו שווה ל-70 יחידות הספק (DT).

מה זה, איך להבין? ניתן לקבל זרימת חום בדרכון של חלק הסוללה בכפוף לתנאי אספקת נושא חום בטמפרטורה של 105 מעלות. לקבלת טמפרטורה של 70 מעלות במערכת חימום חוזר של הבית. הטמפרטורה ההתחלתית בחדר נמדדת כ-18 מעלות צלזיוס.

נוזל הקירור מחומם ל-105 מעלות

DT= (טמפרטורת חומרי אספקה ​​+ טמפרטורת מדיה חוזרת)/2, מינוס טמפרטורת החדר. לאחר מכן הכפל את הנתונים בדרכון המוצר בגורם התיקון, הניתנים בספרי עיון מיוחדים עבור ערכים שונים של DT. בפועל, זה נראה כך:

• מערכת החימום עובדת באספקה ​​ישירה 90 מעלות בעיבוד 70 מעלות, טמפרטורת החדר 20 מעלות.
• הנוסחה היא (90+70)/2-20=60, DT=60

לפי ספר העיון, אנו מחפשים מקדם לערך זה, הוא שווה ל-0.82. במקרה שלנו, נכפיל את זרימת החום 204 בגורם של 0.82, נקבל את זרימת הכוח האמיתית = 167 W.

השוואת כוח תרמית

אם למדת בקפידה את הסעיף הקודם, עליך להבין שהעברת החום מושפעת מאוד מטמפרטורות אוויר ונוזל קירור, ומאפיינים אלה אינם תלויים הרבה ברדיאטור עצמו. אבל יש גורם שלישי - שטח הפנים של חילופי החום, וכאן העיצוב והצורה של המוצר משחקים תפקיד גדול. לכן, קשה להשוות באופן אידיאלי בין מחמם לוח פלדה למחמם ברזל יצוק, המשטחים שלהם שונים מדי.

הגורם הרביעי המשפיע על העברת החום הוא החומר שממנו עשוי המחמם. השווה בעצמך: 5 חלקים של רדיאטור האלומיניום GLOBAL VOX בגובה של 600 מ"מ יתנו 635 W ב-DT = 50 מעלות צלזיוס. סוללת רטרו מברזל יצוק DIANA (GURATEC) באותו גובה ואותו מספר מקטעים יכולה לספק רק 530 W באותם תנאים (Δt = 50°C). נתונים אלה מתפרסמים באתרים הרשמיים של היצרנים.

הערה. המאפיינים של מוצרי אלומיניום ובי-מטאליים מבחינת הספק תרמי כמעט זהים, אין טעם להשוות ביניהם.

אתה יכול לנסות להשוות אלומיניום עם רדיאטור לוח פלדה, לקחת את הגודל הסטנדרטי הקרוב ביותר המתאים בגודל. 5 חלקי האלומיניום המוזכרים של GLOBAL בגובה 600 מ"מ הם בעלי אורך כולל של כ-400 מ"מ, המתאים ללוח הפלדה KERMI 600x400. מסתבר שגם מכשיר פלדה בן שלוש שורות (סוג 30) יוציא רק 572 W ב-Δt = 50°C. אבל זכור שעומקו של הרדיאטור GLOBAL VOX הוא רק 95 מ"מ, והפנלים של KERMI הם כמעט 160 מ"מ. כלומר, העברת החום הגבוהה של האלומיניום עושה את עצמה מורגשת, מה שבא לידי ביטוי במידות.

בתנאים של מערכת חימום אינדיבידואלית של בית פרטי, סוללות באותו כוח, אבל ממתכות שונות, יעבדו אחרת. לכן, ההשוואה די צפויה:

1. מוצרי בי-מתכת ואלומיניום מתחממים ומתקררים במהירות. נותנים יותר חום לאורך תקופה, הם מחזירים מים קרים יותר למערכת.
2. רדיאטורים של לוח פלדה תופסים מיקום אמצעי, מכיוון שהם מעבירים חום לא כל כך אינטנסיבי. אבל הם זולים יותר וקלים יותר להתקנה.
3. האדישים והיקרים ביותר הם מחממי ברזל יצוק, הם מאופיינים בחימום ארוך והתקררות, מה שגורם לעיכוב קל בוויסות האוטומטי של זרימת נוזל הקירור על ידי ראשים תרמוסטטיים.

מן האמור לעיל, עולה מסקנה פשוטה.

זה לא משנה מאיזה חומר עשוי הרדיאטור, העיקר שהוא נבחר נכון מבחינת הספק ומתאים למשתמש מכל הבחינות. באופן כללי, לשם השוואה, זה לא מזיק להכיר את כל הניואנסים של הפעולה של מכשיר מסוים, כמו גם היכן ניתן להתקין

חישוב כוח תרמי

כדי לארגן חימום חלל, יש צורך לדעת את הכוח הנדרש עבור כל אחד מהם, ולאחר מכן לחשב את העברת החום של הרדיאטור. צריכת החום לחימום חדר נקבעת בצורה פשוטה למדי. בהתאם למיקום, ערך החום לחימום 1 מ"ק של חדר נלקח, הוא 35 W / m3 עבור הצד הדרומי של הבניין ו -40 W / m3 עבור הצפון. הנפח האמיתי של החדר מוכפל בערך זה ואנו מקבלים את ההספק הנדרש.

תשומת הלב! השיטה הנ"ל לחישוב ההספק הנדרש היא שיטה מוגדלת, התוצאות שלה נלקחות בחשבון רק כקו מנחה. על מנת לחשב סוללות אלומיניום או דו מתכתיות, יש להתחיל מהמאפיינים המפורטים בתיעוד היצרן

בהתאם לתקנים, הספק של קטע 1 של הרדיאטור ניתן שם ב-DT = 70. משמעות הדבר היא שקטע 1 ייתן את זרימת החום המצוינת בטמפרטורת נוזל קירור באספקה ​​של 105 ºС, ובחזרה - 70 ºС. במקרה זה, ההנחה היא שהטמפרטורה המחושבת של הסביבה הפנימית היא 18 ºС

על מנת לחשב סוללות אלומיניום או דו מתכתיות, יש להתחיל מהמאפיינים המפורטים בתיעוד היצרן. בהתאם לתקנים, הספק של קטע 1 של הרדיאטור ניתן שם ב-DT = 70. משמעות הדבר היא שקטע 1 ייתן את זרימת החום המצוינת בטמפרטורת נוזל קירור באספקה ​​של 105 ºС, ובחזרה - 70 ºС. במקרה זה, מניחים שטמפרטורת התכנון של הסביבה הפנימית היא 18 ºС.

בהתבסס על הטבלה שלנו, העברת החום של חלק אחד של רדיאטור דו-מתכתי בגודל אינטראקסאלי של 500 מ"מ היא 204 ואט, אך רק בטמפרטורה של 105 ºС בצינור האספקה. במערכות מודרניות, במיוחד אינדיבידואליות, אין טמפרטורה כזו גבוהה, בהתאמה, והספק המוצא יקטן. כדי לגלות את זרימת החום האמיתית, תחילה עליך לחשב את הפרמטר DT עבור תנאים קיימים באמצעות הנוסחה:

DT = (tsub + trev) / 2 - troom, כאשר:

• tpod - טמפרטורת המים בצינור האספקה;
• tobr - אותו הדבר, בקו החזרה;
• troom היא הטמפרטורה בתוך החדר.

לאחר מכן, העברת החום של לוחית השם של רדיאטור החימום מוכפלת בגורם התיקון, שנלקח בהתאם לערך של DT לפי הטבלה:

לדוגמה, עם לוח זמנים של נוזל קירור של 80 / 60 ºС וטמפרטורת החדר של 21 ºС, הפרמטר DT יהיה שווה ל- (80 + 60) / 2 - 21 = 49, ומקדם התיקון יהיה 0.63. אז זרימת החום של קטע אחד מאותו רדיאטור דו-מתכתי תהיה 204 x 0.63 = 128.5 W. בהתבסס על תוצאה זו, נבחר מספר המקטעים.

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

זיהומים בסגסוגות נחושת

מכאן

זיהומים הכלולים בנחושת (וכמובן, באינטראקציה איתה) מחולקים לשלוש קבוצות.

תמיסות מוצקות נוצרות עם נחושת

זיהומים כאלה כוללים אלומיניום, אנטימון, ניקל, ברזל, פח, אבץ וכו'. תוספים אלו מפחיתים באופן משמעותי מוליכות חשמלית ותרמית. הציונים המשמשים בעיקר לייצור אלמנטים מוליכים כוללים M0 ו-M1. אם אנטימון כלול בהרכב של סגסוגת הנחושת, אז העבודה החמה שלו בלחץ היא הרבה יותר קשה.

זיהומים שאינם מתמוססים בנחושת

אלה כוללים עופרת, ביסמוט וכו '. לא משפיע על המוליכות החשמלית של המתכת הבסיסית, זיהומים כאלה מקשים על עיבודה בלחץ.

זיהומים היוצרים תרכובות כימיות שבירות עם נחושת

קבוצה זו כוללת גופרית וחמצן, המפחיתים את המוליכות החשמלית וחוזקה של המתכת הבסיסית. הנוכחות של גופרית בסגסוגת הנחושת מקלה מאוד על יכולת העיבוד שלה על ידי חיתוך.