Thermische geleidbaarheid van metalen

Toelichting vergelijkende waarden van verwarmingstoestellen

Uit de hierboven gepresenteerde gegevens kan worden afgeleid dat het bimetalen verwarmingsapparaat de hoogste warmteoverdrachtssnelheid heeft. Structureel wordt een dergelijk apparaat door RIFAR gepresenteerd in een geribbelde aluminium behuizing. waarin metalen buizen zich bevinden, is de hele structuur bevestigd met een gelast frame. Dit type batterijen wordt geïnstalleerd in huizen met een groot aantal verdiepingen, maar ook in huisjes en privéwoningen. Het nadeel van dit type verwarmingsapparaat zijn de hoge kosten.

Belangrijk! Wanneer dit type batterij wordt geïnstalleerd in huizen met een groot aantal verdiepingen, is het raadzaam om een ​​eigen ketelstation te hebben, dat een waterbehandelingseenheid heeft. Deze voorwaarde voor de voorbereidende voorbereiding van de koelvloeistof hangt samen met de eigenschappen van aluminiumbatterijen.

ze kunnen onderhevig zijn aan elektrochemische corrosie wanneer deze in slechte vorm via het centrale verwarmingsnet binnenkomt. Om deze reden wordt aanbevolen om aluminium kachels in afzonderlijke verwarmingssystemen te installeren.

Gietijzeren batterijen in dit vergelijkende systeem van parameters verliezen aanzienlijk, ze hebben een lage warmteoverdracht, een groot gewicht van de verwarming. Maar ondanks deze indicatoren is er veel vraag naar MS-140-radiatoren door de bevolking, wat wordt veroorzaakt door dergelijke factoren:

De duur van een probleemloze werking, wat belangrijk is in verwarmingssystemen.
Weerstand tegen de negatieve effecten (corrosie) van de thermische drager.
Thermische traagheid van gietijzer.

Dit type verwarmingsapparaat werkt al meer dan 50 jaar, want er is geen verschil in de kwaliteit van de voorbereiding van de warmtedrager. Je kunt ze niet plaatsen in huizen waar een hoge werkdruk van het verwarmingsnetwerk kan zijn, gietijzer is geen duurzaam materiaal.

Vergelijking met andere kenmerken

Een kenmerk van batterijvoeding - inertie - is hierboven al genoemd. Maar om de vergelijking van verwarmingsradiatoren correct te laten zijn, moet dit niet alleen worden gedaan in termen van warmteoverdracht, maar ook in andere belangrijke parameters:

• werk- en maximale druk;
• de hoeveelheid water die erin zit;
• massa.

De bedrijfsdrukbegrenzing bepaalt of de verwarming kan worden geïnstalleerd in gebouwen met meerdere verdiepingen waar de hoogte van de waterkolom honderden meters kan bereiken. Overigens geldt deze beperking niet voor particuliere woningen, waar de druk in het netwerk niet per definitie hoog is. Het vergelijken van de capaciteit van radiatoren kan een idee geven van de totale hoeveelheid water in het systeem die moet worden verwarmd. Welnu, de massa van het product is belangrijk bij het bepalen van de plaats en methode van bevestiging.

Als voorbeeld wordt hieronder een vergelijkingstabel weergegeven met de kenmerken van verschillende verwarmingsradiatoren van dezelfde grootte:

Opmerking. In de tabel wordt een verwarmingselement van 5 secties als 1 eenheid beschouwd, behalve een stalen exemplaar, dat een enkel paneel is.

Thermische geleidbaarheid en dichtheid van aluminium

De tabel toont de thermofysische eigenschappen van aluminium Al afhankelijk van de temperatuur. De eigenschappen van aluminium worden gegeven in een breed temperatuurbereik - van min 223 tot 1527°C (van 50 tot 1800 K).

Zoals uit de tabel blijkt, is de thermische geleidbaarheid van aluminium bij kamertemperatuur ongeveer 236 W/(m deg), wat het mogelijk maakt om dit materiaal te gebruiken voor de vervaardiging van radiatoren en verschillende koellichamen.

Naast aluminium heeft koper ook een hoge thermische geleidbaarheid. Welk metaal heeft de hoogste thermische geleidbaarheid? Het is bekend dat de thermische geleidbaarheid van aluminium bij gemiddelde en hoge temperaturen nog steeds lager is dan die van koper, maar bij afkoeling tot 50K neemt de thermische geleidbaarheid van aluminium aanzienlijk toe en bereikt een waarde van 1350 W/(m deg). Bij koper wordt bij zo'n lage temperatuur de thermische geleidbaarheidswaarde lager dan die van aluminium en bedraagt ​​1250 W/(m deg).

Aluminium begint te smelten bij een temperatuur van 933,61 K (ongeveer 660 ° C), terwijl sommige eigenschappen aanzienlijke veranderingen ondergaan. De waarden van eigenschappen zoals thermische diffusie, de dichtheid van aluminium en zijn thermische geleidbaarheid worden aanzienlijk verminderd.

De dichtheid van aluminium wordt voornamelijk bepaald door de temperatuur en hangt af van de aggregatietoestand van dit metaal. Bij een temperatuur van 27 ° C is de dichtheid van aluminium bijvoorbeeld 2697 kg / m 3 en wanneer dit metaal wordt verwarmd tot een smeltpunt (660 ° C), wordt de dichtheid gelijk aan 2368 kg / m 3. De afname van de dichtheid van aluminium bij toenemende temperatuur is te wijten aan de uitzetting ervan bij verwarming.

vanaf hier

De tabel toont de waarden van thermische geleidbaarheid van metalen (non-ferro), evenals de chemische samenstelling van metalen en technische legeringen in het temperatuurbereik van 0 tot 600 ° C.

Non-ferro metalen en legeringen: nikkel Ni, monel, nichroom; nikkellegeringen (volgens GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantaan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts en K-monel, alumel, chromel, manganine NMMts 85-12, invar; magnesiumlegeringen (volgens GOST 2856-68), elektron, platina-rhodium; zachtsoldeer (volgens GOST 1499-70): puur tin, lood, POS-90, POS-40, POS-30, Rozenlegering, Houtlegering. Lees verder →

Wat allemaal hetzelfde om een ​​radiator te plaatsen? Ik denk dat ieder van ons dezelfde vraag stelde toen we naar de markt of naar een onderdelenwinkel kwamen, een enorme selectie radiatoren voor elke smaak onderzochten, zelfs de meest perverse kieskeurig tevreden stellen. Wil je twee rijen, drie rijen, groter, kleiner, met een grote sectie met een kleine, aluminium, koper. Dat is precies van welk metaal de radiator is gemaakt en zal worden besproken.

Sommigen geloven dat koper. Dit zijn originele Oudgelovigen, zoals ze in de 17e eeuw zouden zijn genoemd. Ja, als we geen nieuwe auto's uit de 20e eeuw nemen, dan werden overal koperen radiatoren geïnstalleerd. Ongeacht het merk en model, of het nu een budget minicar was of een zware multi-ton truck. Maar er is nog een leger autobezitters dat beweert dat radiatoren van aluminium beter zijn dan die van koper. Omdat ze worden geïnstalleerd op nieuwe moderne auto's, op zware motoren die hoogwaardige koeling vereisen.

En wat het meest interessant is, ze zijn allemaal goed. Beide hebben natuurlijk hun voor- en nadelen. Nu een klein natuurkundelesje. De meest uitstekende indicator zijn naar mijn mening de cijfers, namelijk de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt. In eenvoudige bewoordingen is dit het vermogen van een stof om thermische energie van de ene stof naar de andere over te dragen. Die. we hebben een koelvloeistof, een radiator gemaakt van N-de metaal en het milieu. Theoretisch geldt dat hoe hoger de coëfficiënt, hoe sneller de radiator thermische energie van het koelmiddel zal opnemen en deze sneller aan de omgeving zal afgeven.

De thermische geleidbaarheid van koper is dus 401 W / (m * K) en aluminium - van 202 tot 236 W / (m * K). Maar dit is onder ideale omstandigheden. Het lijkt erop dat koper heeft gewonnen in dit geschil, maar dit is "+1" voor koperen radiatoren. Nu moet, afgezien van alles, het eigenlijke ontwerp van de radiatoren zelf worden overwogen.

Koperen buizen aan de onderkant van de radiator, evenals koperen strips van de luchtradiator voor het overbrengen van de ontvangen warmte naar de omgeving. Grote cellen van de honingraat van de radiator maken het mogelijk om het verlies aan luchtstroomsnelheid te verminderen en een groot volume lucht per tijdseenheid te pompen. Een te lage concentratie van het lintgedeelte van de radiator vermindert het rendement van de warmteoverdracht en verhoogt de concentratie en sterkte van de lokale verwarming van de radiator.

Ik vond twee soorten radiatoren op basis van aluminium en stalen buizen. Hier is het niet onbelangrijke deel, want. de thermische geleidbaarheid van staal is zeer laag in vergelijking met aluminium, slechts 47 W/(m*K). En eigenlijk alleen al vanwege het grote prestatieverschil loont het niet meer om aluminium radiatoren met stalen buizen te installeren. Weliswaar zijn ze sterker dan raszuiver aluminium en verkleinen ze de kans op lekkage door bijvoorbeeld hoge druk met een vastzittende klep in de dop van het expansievat.Een hoge concentratie aluminiumplaten op de buizen vergroot het gebied van de radiator dat door lucht wordt geblazen, waardoor de efficiëntie toeneemt, maar tegelijkertijd neemt de weerstand van de luchtstroom toe en neemt het verpompte luchtvolume af.

Het prijsbeleid op de markt is zo ontwikkeld dat koperen radiatoren veel duurder zijn dan aluminium radiatoren. Uit het totaalbeeld kunnen we concluderen dat beide radiatoren op hun eigen manier goed zijn. Welke moet je sowieso kiezen? Deze vraag is aan jou.

Hoe het thermisch vermogen correct te berekenen?

Een competente opstelling van het verwarmingssysteem in het huis kan niet zonder een thermische berekening van het vermogen van de verwarmingsapparaten die nodig zijn voor het verwarmen van het pand. Er zijn eenvoudige beproefde methoden om de warmteafgifte van een verwarming te berekenen. nodig om de kamer te verwarmen. Het houdt ook rekening met de locatie van het pand in het huis op de windstreken.

• De zuidkant van het huis wordt verwarmd per kubieke meter ruimte 35 watt. thermische kracht.
• De noordelijke kamers van het huis worden per kubieke meter verwarmd met 40 watt. thermische kracht.

Om het totale thermische vermogen te verkrijgen dat nodig is voor het verwarmen van de gebouwen van het huis, is het noodzakelijk om het werkelijke volume van de kamer te vermenigvuldigen met de gepresenteerde waarden en deze toe te voegen met het aantal kamers.

Belangrijk! Het gepresenteerde type berekening kan niet nauwkeurig zijn, dit zijn vergrote waarden, ze worden gebruikt voor een algemene presentatie van het vereiste aantal verwarmingsapparaten. De berekening van bimetalen verwarmingsapparaten, evenals aluminiumbatterijen, wordt uitgevoerd op basis van de parameters die zijn gespecificeerd in de paspoortgegevens van het product

Volgens de voorschriften is het gedeelte van een dergelijke batterij gelijk aan 70 eenheden vermogen (DT)

De berekening van bimetalen verwarmingsapparaten, evenals aluminiumbatterijen, wordt uitgevoerd op basis van de parameters die zijn gespecificeerd in de paspoortgegevens van het product. Volgens de voorschriften is het gedeelte van een dergelijke batterij gelijk aan 70 eenheden vermogen (DT).

Wat is het, hoe te begrijpen? Paspoort warmtestroom van het batterijgedeelte kan worden verkregen onder de voorwaarde van het leveren van een warmtedrager met een temperatuur van 105 graden. Voor het verkrijgen van een temperatuur van 70 graden in het retour verwarmingssysteem van de woning. De begintemperatuur in de kamer wordt genomen als 18 graden Celsius.

de koelvloeistof wordt verwarmd tot 105 graden

DT= (aanvoermediumtemperatuur + retourmediumtemperatuur)/2, minus kamertemperatuur. Vermenigvuldig vervolgens de gegevens in het productpaspoort met de correctiefactor, die in speciale naslagwerken staan ​​voor verschillende waarden van DT. In de praktijk ziet het er als volgt uit:

• Het verwarmingssysteem werkt bij directe aanvoer 90 graden bij verwerking 70 graden, kamertemperatuur 20 graden.
• De formule is (90+70)/2-20=60, DT= 60

Volgens het naslagwerk zoeken we een coëfficiënt voor deze waarde, deze is gelijk aan 0,82. In ons geval vermenigvuldigen we de warmtestroom 204 met een factor 0,82, we krijgen de werkelijke vermogensstroom = 167 W.

Thermische vermogensvergelijking

Als je het vorige gedeelte zorgvuldig hebt bestudeerd, moet je begrijpen dat warmteoverdracht sterk wordt beïnvloed door lucht- en koelvloeistoftemperaturen, en deze kenmerken zijn niet veel afhankelijk van de radiator zelf. Maar er is nog een derde factor: het warmtewisselingsoppervlak, en hier spelen het ontwerp en de vorm van het product een grote rol. Daarom is het moeilijk om een ​​stalen paneelverwarmer ideaal te vergelijken met een gietijzeren kachel, hun oppervlakken zijn te verschillend.

De vierde factor die de warmteoverdracht beïnvloedt, is het materiaal waarvan de kachel is gemaakt. Vergelijk het zelf: 5 secties van de aluminium radiator GLOBAL VOX met een hoogte van 600 mm geven 635 W bij DT = 50 °C. Gietijzeren retro batterij DIANA (GURATEC) van dezelfde hoogte en hetzelfde aantal secties kan onder dezelfde omstandigheden slechts 530 W leveren (Δt = 50 °C). Deze gegevens worden gepubliceerd op de officiële websites van fabrikanten.

Opmerking. De eigenschappen van aluminium en bimetaalproducten in termen van thermisch vermogen zijn bijna identiek, het heeft geen zin om ze te vergelijken.

U kunt aluminium proberen te vergelijken met een stalen paneelradiator, waarbij u de dichtstbijzijnde standaardmaat neemt die qua maat geschikt is. De genoemde 5 GLOBAL aluminium profielen van 600 mm hoog hebben een totale lengte van ongeveer 400 mm, wat overeenkomt met het KERMI 600x400 stalen paneel. Het blijkt dat zelfs een stalen apparaat met drie rijen (type 30) slechts 572 W levert bij Δt = 50 °C. Maar houd er rekening mee dat de diepte van de GLOBAL VOX radiator slechts 95 mm is, en de KERMI panelen bijna 160 mm. Dat wil zeggen, de hoge warmteoverdracht van aluminium is voelbaar, wat tot uiting komt in de afmetingen.

In de omstandigheden van een individueel verwarmingssysteem van een privéwoning zullen batterijen met hetzelfde vermogen, maar van verschillende metalen, anders werken. Daarom is de vergelijking vrij voorspelbaar:

1. Bimetaal- en aluminiumproducten warmen snel op en koelen af. Door na verloop van tijd meer warmte te geven, wordt kouder water teruggevoerd naar het systeem.
2. Stalen paneelradiatoren nemen een middenpositie in, omdat ze de warmte niet zo intensief overdragen. Maar ze zijn goedkoper en gemakkelijker te installeren.
3. De meest inerte en duurste zijn gietijzeren kachels, ze worden gekenmerkt door een lange opwarming en afkoeling, wat een kleine vertraging veroorzaakt in de automatische regeling van de koelvloeistofstroom door thermostatische koppen.

Uit het voorgaande dringt zich een simpele conclusie op.

Het maakt niet uit van welk materiaal de radiator is gemaakt, het belangrijkste is dat hij qua vermogen correct is geselecteerd en in alle opzichten bij de gebruiker past. Over het algemeen kan het ter vergelijking geen kwaad om kennis te maken met alle nuances van de werking van een bepaald apparaat, en ook waar welk apparaat kan worden geïnstalleerd

Thermische vermogensberekening

Om ruimteverwarming te organiseren, is het noodzakelijk om het vereiste vermogen voor elk van hen te kennen en vervolgens de warmteoverdracht van de radiator te berekenen. Het warmteverbruik voor het verwarmen van een ruimte wordt op vrij eenvoudige wijze bepaald. Afhankelijk van de locatie wordt de warmtewaarde voor verwarming van 1 m3 van een ruimte genomen, deze is 35 W/m3 voor de zuidzijde van het gebouw en 40 W/m3 voor de noordzijde. Het werkelijke volume van de kamer wordt vermenigvuldigd met deze waarde en we krijgen het benodigde vermogen.

Aandacht! De bovenstaande methode voor het berekenen van het vereiste vermogen is een vergrote methode, de resultaten ervan worden alleen als richtlijn in aanmerking genomen. Om aluminium- of bimetaalbatterijen te berekenen, moet men uitgaan van de kenmerken die zijn gespecificeerd in de documentatie van de fabrikant

In overeenstemming met de normen wordt het vermogen van 1 sectie van de radiator daar gegeven bij DT = 70. Dit betekent dat 1 sectie de gespecificeerde warmtestroom zal geven bij een koelvloeistoftemperatuur bij de aanvoer van 105 ºС, en bij de retour - 70 . In dit geval wordt aangenomen dat de berekende temperatuur van de interne omgeving 18 ºС . is

Om aluminium- of bimetaalbatterijen te berekenen, moet men uitgaan van de kenmerken die zijn gespecificeerd in de documentatie van de fabrikant. In overeenstemming met de normen wordt het vermogen van 1 sectie van de radiator daar gegeven bij DT = 70. Dit betekent dat 1 sectie de gespecificeerde warmtestroom zal geven bij een koelvloeistoftemperatuur bij de aanvoer van 105 ºС, en bij de retour - 70 . In dit geval wordt aangenomen dat de ontwerptemperatuur van de interne omgeving 18 is.

Op basis van onze tabel is de warmteoverdracht van één sectie van een bimetalen radiator met een interaxale afmeting van 500 mm 204 W, maar alleen bij een temperatuur in de toevoerleiding van 105 . In moderne systemen, vooral individuele, is er respectievelijk niet zo'n hoge temperatuur en zal het uitgangsvermogen afnemen. Om de werkelijke warmtestroom te achterhalen, moet u eerst de parameter DT voor bestaande omstandigheden berekenen met behulp van de formule:

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

• tpod - watertemperatuur in de toevoerleiding;
• tobr - hetzelfde, in de retourregel;
• troom is de temperatuur in de kamer.

Daarna wordt de warmteoverdracht van het typeplaatje van de verwarmingsradiator vermenigvuldigd met de correctiefactor, genomen afhankelijk van de waarde van DT volgens de tabel:

Bij een koelvloeistofschema van 80 / 60 en een kamertemperatuur van 21 ºС is de DT-parameter bijvoorbeeld gelijk aan (80 + 60) / 2 - 21 = 49 en is de correctiefactor 0,63. Dan is de warmtestroom van 1 sectie van dezelfde bimetalen radiator 204 x 0,63 = 128,5 W. Op basis van dit resultaat wordt het aantal secties geselecteerd.

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

Onzuiverheden in koperlegeringen

vanaf hier

Onzuiverheden in koper (en natuurlijk de interactie ermee) zijn verdeeld in drie groepen.

Vaste oplossingen vormen met koper

Dergelijke onzuiverheden omvatten aluminium, antimoon, nikkel, ijzer, tin, zink, enz. Deze additieven verminderen de elektrische en thermische geleidbaarheid aanzienlijk. De kwaliteiten die voornamelijk worden gebruikt voor de productie van geleidende elementen zijn M0 en M1. Als antimoon aanwezig is in de samenstelling van de koperlegering, is de hete bewerking ervan door druk veel moeilijker.

Onzuiverheden die niet oplossen in koper

Deze omvatten lood, bismut, enz. Omdat ze de elektrische geleidbaarheid van het basismetaal niet beïnvloeden, maken dergelijke onzuiverheden het moeilijk om het onder druk te verwerken.

Onzuiverheden die met koper brosse chemische verbindingen vormen

Deze groep omvat zwavel en zuurstof, die de elektrische geleidbaarheid en sterkte van het basismetaal verminderen. De aanwezigheid van zwavel in de koperlegering vergemakkelijkt de bewerkbaarheid door snijden aanzienlijk.