Termisk ledningsevne av metaller

Forklaring av sammenlignende verdier for varmeapparater

Fra dataene presentert ovenfor kan det ses at den bimetalliske varmeanordningen har den høyeste varmeoverføringshastigheten. Strukturelt presenteres en slik enhet av RIFAR i en ribbet aluminiumskasse. i hvilke metallrør er plassert, er hele strukturen festet med en sveiset ramme. Denne typen batterier er installert i hus med et stort antall etasjer, så vel som i hytter og private hus. Ulempen med denne typen varmeanordning er dens høye pris.

Viktig! Når denne typen batteri er installert i hus med et stort antall etasjer, anbefales det å ha egen kjelestasjon, som har vannbehandlingsenhet. Denne betingelsen for den foreløpige forberedelsen av kjølevæsken er forbundet med egenskapene til aluminiumsbatterier.

de kan bli utsatt for elektrokjemisk korrosjon når den kommer inn i dårlig kvalitet gjennom sentralvarmenettet. Av denne grunn anbefales det å installere aluminiumsvarmer i separate varmesystemer.

Støpejernsbatterier i dette sammenlignende parametersystemet taper betydelig, de har lav varmeoverføring, en stor vekt av varmeren. Men til tross for disse indikatorene, er MS-140 radiatorer etterspurt av befolkningen, noe som er forårsaket av slike faktorer:

Varigheten av problemfri drift, som er viktig i varmesystemer.
Motstand mot de negative effektene (korrosjon) av den termiske bæreren.
Termisk treghet av støpejern.

Denne typen varmeanordning har vært i drift i mer enn 50 år, for den er det ingen forskjell i kvaliteten på forberedelsen av varmebæreren. Du kan ikke sette dem i hus hvor det kan være et høyt arbeidstrykk på varmenettet, støpejern er ikke et slitesterkt materiale.

Sammenligning med andre egenskaper

En funksjon ved batteridrift - treghet - er allerede nevnt ovenfor. Men for at sammenligningen av varmeradiatorer skal være riktig, må det gjøres ikke bare når det gjelder varmeoverføring, men også i andre viktige parametere:

• arbeids- og maksimaltrykk;
• mengden vann som finnes;
• masse.

Driftstrykkbegrensningen avgjør om varmeren kan installeres i fleretasjesbygg hvor høyden på vannsøylen kan nå hundrevis av meter. Forresten, denne begrensningen gjelder ikke for private hus, hvor trykket i nettverket ikke er høyt per definisjon. Sammenligning av kapasiteten til radiatorer kan gi en ide om den totale mengden vann i systemet som må varmes opp. Vel, massen til produktet er viktig for å bestemme stedet og metoden for dets vedlegg.

Som et eksempel er en sammenligningstabell over egenskapene til forskjellige varmeradiatorer av samme størrelse vist nedenfor:

Merk. I tabellen er en varmeovn med 5 seksjoner tatt som 1 enhet, bortsett fra en stål, som er et enkelt panel.

Termisk ledningsevne og tetthet av aluminium

Tabellen viser de termofysiske egenskapene til aluminium Al avhengig av temperatur. Egenskapene til aluminium er gitt i et bredt temperaturområde - fra minus 223 til 1527°C (fra 50 til 1800 K).

Som det fremgår av tabellen, er varmeledningsevnen til aluminium ved romtemperatur ca. 236 W/(m deg), noe som gjør det mulig å bruke dette materialet til fremstilling av radiatorer og ulike kjøleribber.

I tillegg til aluminium har kobber også høy varmeledningsevne. Hvilket metall har høyest varmeledningsevne? Det er kjent at den termiske ledningsevnen til aluminium ved middels og høye temperaturer fortsatt er mindre enn for kobber, men når den avkjøles til 50K, øker den termiske ledningsevnen til aluminium betydelig og når en verdi på 1350 W/(m grader). I kobber, ved en så lav temperatur, blir den termiske ledningsevneverdien lavere enn for aluminium og utgjør 1250 W / (m grader).

Aluminium begynner å smelte ved en temperatur på 933,61 K (ca. 660 ° C), mens noen av egenskapene gjennomgår betydelige endringer. Verdiene av egenskaper som termisk diffusivitet, tettheten til aluminium og dets varmeledningsevne er betydelig redusert.

Tettheten til aluminium bestemmes hovedsakelig av temperaturen og avhenger av aggregeringstilstanden til dette metallet. For eksempel, ved en temperatur på 27 ° C, er tettheten til aluminium 2697 kg / m 3, og når dette metallet varmes opp til et smeltepunkt (660 ° C), blir dets tetthet lik 2368 kg / m 3. Nedgangen i tettheten til aluminium med økende temperatur skyldes dets ekspansjon ved oppvarming.

herfra

Tabellen viser verdiene for termisk ledningsevne til metaller (ikke-jernholdige), samt den kjemiske sammensetningen av metaller og tekniske legeringer i temperaturområdet fra 0 til 600 °C.

Ikke-jernholdige metaller og legeringer: nikkel Ni, monel, nikrom; nikkellegeringer (i henhold til 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 85-12; magnesiumlegeringer (i henhold til GOST 2856-68), elektron, platina-rhodium; myke loddemetaller (i henhold til GOST 1499-70): rent tinn, bly, POS-90, POS-40, POS-30, roselegering, trelegering. Fortsett å lese →

Hva det samme for å sette en radiator? Jeg tror hver og en av oss stilte det samme spørsmålet da vi kom til markedet eller til en reservedelsbutikk, undersøkte et stort utvalg av radiatorer for enhver smak, og tilfredsstilte selv den mest perverse kresen. Ønsker du to-rad, tre-rad, større, mindre, med stor seksjon med liten, aluminium, kobber. Det er akkurat det metallet radiatoren er laget av og vil bli diskutert.

Noen tror at kobber. Dette er originale gammeltroende, som de ville blitt kalt på 1600-tallet. Ja, hvis vi ikke tar nye biler fra det 20. århundre, ble kobberradiatorer installert overalt. Uansett merke og modell, enten det var en budsjett minibil eller en tung multitonns lastebil. Men det er en annen hær av bileiere som hevder at radiatorer laget av aluminium er bedre enn kobber. Fordi de er installert på nye moderne biler, på kraftige motorer som krever kjøling av høy kvalitet.

Og det som er mest interessant, de har det bra. Begge har selvfølgelig sine fordeler og ulemper. Nå for en liten fysikkleksjon. Den mest utmerkede indikatoren, etter min mening, er tallene, nemlig koeffisienten for varmeledningsevne. Enkelt sagt er dette et stoffs evne til å overføre termisk energi fra ett stoff til et annet. De. vi har en kjølevæske, en radiator laget av N-te metall og miljø. Teoretisk sett, jo høyere koeffisient, desto raskere vil radiatoren ta termisk energi fra kjølevæsken og frigjøre den til omgivelsene raskere.

Så den termiske ledningsevnen til kobber er 401 W / (m * K), og aluminium - fra 202 til 236 W / (m * K). Men dette er under ideelle forhold. Det ser ut til at kobber har vunnet i denne tvisten, men dette er "+1" for kobberradiatorer. Nå, bortsett fra alt, er det nødvendig å vurdere selve utformingen av radiatorene selv.

Kobberrør i bunnen av radiatoren, samt kobberstrimler av luftradiatoren for å overføre den mottatte varmen til miljøet. Store celler i radiatorens honeycomb gjør det mulig å redusere tap av luftstrømhastighet og tillater å pumpe et stort volum luft per tidsenhet. For lav konsentrasjon av bånddelen av radiatoren reduserer effektiviteten av varmeoverføring og øker konsentrasjonen og styrken til den lokale oppvarmingen av radiatoren.

Jeg fant to typer radiatorer basert på aluminium og stålrør. Her er den ikke uviktige delen, fordi. den termiske ledningsevnen til stål er svært lav sammenlignet med aluminium, kun 47 W/(m*K). Og faktisk, bare på grunn av den høye forskjellen i ytelse, er det ikke lenger verdt å installere aluminiumsradiatorer med stålrør. Selv om de er sterkere enn renraset aluminium og reduserer risikoen for lekkasje fra høyt trykk, for eksempel med en fast ventil i lokket på ekspansjonstanken.En høy konsentrasjon av aluminiumsplater på rørene øker arealet av radiatoren som blåses av luft, og øker dermed effektiviteten, men samtidig øker motstanden til luftstrømmen og volumet av luft som pumpes ned.

Prispolitikken på markedet har utviklet seg slik at kobberradiatorer er mye dyrere enn aluminiumsradiatorer. Fra helhetsbildet kan vi konkludere med at begge radiatorene er gode på hver sin måte. Hvilken skal man velge uansett? Dette spørsmålet er opp til deg.

Hvordan beregne termisk effekt på riktig måte

Kompetent arrangement av varmesystemet i huset kan ikke klare seg uten en termisk beregning av kraften til varmeinnretningene som er nødvendige for å varme opp lokalene. Det finnes enkle utprøvde metoder for å beregne varmeeffekten til en varmeovn. nødvendig for å varme opp rommet. Det tar også hensyn til plasseringen av lokalene i huset på kardinalpunktene.

• Sørsiden av huset er oppvarmet per kubikkmeter plass 35 watt. Termisk kraft.
• De nordlige rommene i huset per kubikkmeter varmes opp med 40 watt. Termisk kraft.

For å oppnå den totale termiske kraften som kreves for oppvarming av husets lokaler, er det nødvendig å multiplisere det faktiske volumet av rommet med de presenterte verdiene og legge dem til med antall rom.

Viktig! Den presenterte typen beregning kan ikke være nøyaktig, dette er forstørrede verdier, de brukes til en generell presentasjon av det nødvendige antallet varmeenheter. Beregningen av bimetalliske varmeenheter, så vel som aluminiumsbatterier, utføres basert på parametrene spesifisert i produktets passdata

I henhold til forskriftene er delen av et slikt batteri lik 70 kraftenheter (DT)

Beregningen av bimetalliske varmeenheter, så vel som aluminiumsbatterier, utføres basert på parametrene spesifisert i produktets passdata. I henhold til forskriften er delen av et slikt batteri lik 70 kraftenheter (DT).

Hva er det, hvordan forstå? Passvarmestrømmen til batteriseksjonen kan oppnås under forutsetning av å levere en varmebærer med en temperatur på 105 grader. For å oppnå en temperatur på 70 grader i husets returvarmesystem. Starttemperaturen i rommet er 18 grader Celsius.

kjølevæsken varmes opp til 105 grader

DT= (tilførselsmedietemperatur + returmedietemperatur)/2, minus romtemperatur. Multipliser deretter dataene i produktpasset med korreksjonsfaktoren, som er gitt i spesielle referansebøker for forskjellige verdier av DT. I praksis ser det slik ut:

• Varmesystemet fungerer i direkte tilførsel 90 grader i prosessering 70 grader, romtemperatur 20 grader.
• Formelen er (90+70)/2-20=60, DT=60

I følge oppslagsboken ser vi etter en koeffisient for denne verdien, den er lik 0,82. I vårt tilfelle multipliserer vi varmestrømmen 204 med en faktor på 0,82, vi får den reelle kraftstrømmen = 167 W.

Sammenligning av termisk kraft

Hvis du nøye studerte den forrige delen, bør du forstå at varmeoverføringen i stor grad påvirkes av luft- og kjølevæsketemperaturer, og disse egenskapene avhenger ikke mye av selve radiatoren. Men det er en tredje faktor - varmevekslingens overflateareal, og her spiller utformingen og formen til produktet en stor rolle. Derfor er det vanskelig å ideelt sett sammenligne en stålpanelvarmer med en støpejern, overflatene deres er for forskjellige.

Den fjerde faktoren som påvirker varmeoverføringen er materialet som varmeren er laget av. Sammenlign selv: 5 seksjoner av aluminiumsradiatoren GLOBAL VOX med en høyde på 600 mm vil gi 635 W ved DT = 50 °C. Støpejerns retrobatteri DIANA (GURATEC) med samme høyde og samme antall seksjoner kan kun levere 530 W under samme forhold (Δt = 50 °C). Disse dataene er publisert på de offisielle nettstedene til produsenter.

Merk. Egenskapene til aluminium og bimetallprodukter når det gjelder termisk kraft er nesten identiske, det er ingen vits i å sammenligne dem.

Du kan prøve å sammenligne aluminium med en stålpanelradiator, og ta den nærmeste standardstørrelsen som passer i størrelse. De nevnte 5 GLOBAL aluminiumsseksjonene 600 mm høye har en total lengde på ca 400 mm, som tilsvarer KERMI 600x400 stålpanel. Det viser seg at selv en tre-rads stålanordning (type 30) vil gi ut bare 572 W ved Δt = 50 °C. Men husk at dybden på GLOBAL VOX-radiatoren bare er 95 mm, og KERMI-panelene er nesten 160 mm. Det vil si at den høye varmeoverføringen til aluminium gjør seg gjeldende, noe som gjenspeiles i dimensjonene.

Under forholdene til et individuelt varmesystem i et privat hus, vil batterier med samme kraft, men fra forskjellige metaller, fungere annerledes. Derfor er sammenligningen ganske forutsigbar:

1. Bimetall- og aluminiumsprodukter varmes raskt opp og avkjøles. Ved å gi mer varme over en periode, returnerer de kaldere vann til systemet.
2. Stålpanelradiatorer inntar en midtposisjon, da de overfører varme ikke så intensivt. Men de er billigere og enklere å installere.
3. De mest inerte og dyre er varmeovner i støpejern, de er preget av lang oppvarming og nedkjøling, noe som forårsaker en liten forsinkelse i den automatiske reguleringen av kjølevæskestrømmen av termostatiske hoder.

Fra det foregående antyder en enkel konklusjon seg selv.

Det spiller ingen rolle hvilket materiale radiatoren er laget av, det viktigste er at den er riktig valgt når det gjelder kraft og passer brukeren på alle måter. Generelt, for sammenligning, skader det ikke å bli kjent med alle nyansene ved driften av en bestemt enhet, samt hvor hvilken kan installeres

Termisk effektberegning

For å organisere romoppvarming er det nødvendig å kjenne den nødvendige kraften for hver av dem, og deretter beregne varmeoverføringen til radiatoren. Varmeforbruket for oppvarming av et rom bestemmes på en ganske enkel måte. Avhengig av plassering tas verdien av varme for oppvarming 1 m3 av et rom, det er 35 W / m3 for sørsiden av bygget og 40 W / m3 for nord. Det faktiske volumet til rommet multipliseres med denne verdien og vi får den nødvendige effekten.

Merk følgende! Metoden ovenfor for å beregne nødvendig kraft er forstørret, resultatene tas kun i betraktning som en retningslinje. For å beregne aluminium- eller bimetallbatterier må man ta utgangspunkt i egenskapene spesifisert i produsentens dokumentasjon

I samsvar med standardene er kraften til 1 seksjon av radiatoren gitt der ved DT = 70. Dette betyr at 1 seksjon vil gi den spesifiserte varmestrømmen ved en kjølevæsketemperatur ved tilførsel av 105 ºС, og ved retur - 70 ºС. I dette tilfellet antas den beregnede temperaturen til det indre miljøet å være 18 ºС

For å beregne aluminium- eller bimetallbatterier må man ta utgangspunkt i egenskapene spesifisert i produsentens dokumentasjon. I samsvar med standardene er kraften til 1 seksjon av radiatoren gitt der ved DT = 70. Dette betyr at 1 seksjon vil gi den spesifiserte varmestrømmen ved en kjølevæsketemperatur ved tilførsel av 105 ºС, og ved retur - 70 ºС. I dette tilfellet antas designtemperaturen til det indre miljøet å være 18 ºС.

Basert på tabellen vår er varmeoverføringen til en seksjon av en bimetallisk radiator med en interaksal størrelse på 500 mm 204 W, men bare ved en temperatur i tilførselsrøret på 105 ºС. I moderne systemer, spesielt individuelle, er det ikke så høy temperatur, henholdsvis, og utgangseffekten vil avta. For å finne ut den virkelige varmestrømmen, må du først beregne parameteren DT for eksisterende forhold ved å bruke formelen:

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

• tpod - vanntemperatur i tilførselsrørledningen;
• tobr - det samme, i returlinjen;
• troom er temperaturen inne i rommet.

Deretter multipliseres navneskiltets varmeoverføring til varmeradiatoren med korreksjonsfaktoren, tatt avhengig av verdien av DT i henhold til tabellen:

For eksempel, med en kjølevæskeplan på 80 / 60 ºС og en romtemperatur på 21 ºС, vil DT-parameteren være lik (80 + 60) / 2 - 21 = 49, og korreksjonsfaktoren vil være 0,63. Da vil varmestrømmen til 1 seksjon av den samme bimetalliske radiatoren være 204 x 0,63 = 128,5 W. Basert på dette resultatet velges antall seksjoner.

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

Urenheter i kobberlegeringer

herfra

Urenheter som finnes i kobber (og, selvfølgelig, i samspill med det) er delt inn i tre grupper.

Faste løsninger dannes med kobber

Slike urenheter inkluderer aluminium, antimon, nikkel, jern, tinn, sink osv. Disse tilsetningsstoffene reduserer elektrisk og termisk ledningsevne betydelig. Karakterene som hovedsakelig brukes til produksjon av ledende elementer inkluderer M0 og M1. Hvis antimon er inneholdt i sammensetningen av kobberlegeringen, er dens varmebearbeiding ved trykk mye vanskeligere.

Urenheter som ikke løses opp i kobber

Disse inkluderer bly, vismut, etc. Ikke påvirker den elektriske ledningsevnen til basismetallet, slike urenheter gjør det vanskelig å behandle det med trykk.

Urenheter som danner sprø kjemiske forbindelser med kobber

Denne gruppen inkluderer svovel og oksygen, som reduserer den elektriske ledningsevnen og styrken til basismetallet. Tilstedeværelsen av svovel i kobberlegeringen letter i stor grad dens bearbeidbarhet ved kutting.