Conductibilitatea termică a metalelor

Explicația valorilor comparative ale aparatelor de încălzire

Din datele prezentate mai sus, se poate observa că dispozitivul de încălzire bimetalic are cea mai mare rată de transfer de căldură. Din punct de vedere structural, un astfel de dispozitiv este prezentat de RIFAR într-o carcasă din aluminiu cu nervuri. în care sunt amplasate tuburile metalice, întreaga structură este fixată cu un cadru sudat. Acest tip de baterii este instalat în case cu un număr mare de etaje, precum și în cabane și case private. Dezavantajul acestui tip de dispozitiv de încălzire este costul ridicat.

Important! Cand acest tip de baterie este instalat in case cu un numar mare de etaje, este recomandat sa ai o centrala proprie de cazan, care sa dispuna de o unitate de tratare a apei. Această condiție pentru pregătirea preliminară a lichidului de răcire este asociată cu proprietățile bateriilor din aluminiu.

pot fi supuse coroziunii electrochimice atunci când aceasta intră într-o formă de proastă calitate prin rețeaua de încălzire centrală. Din acest motiv, încălzitoarele din aluminiu se recomandă a fi instalate în sisteme de încălzire separate.

Bateriile din fontă din acest sistem comparativ de parametri pierd semnificativ, au un transfer de căldură scăzut, o greutate mare a încălzitorului. Dar, în ciuda acestor indicatori, radiatoarele MS-140 sunt solicitate de populație, ceea ce este cauzat de astfel de factori:

Durata de funcționare fără probleme, care este importantă în sistemele de încălzire.
Rezistență la efectele negative (coroziune) ale purtătorului termic.
Inerția termică a fontei.

Acest tip de dispozitiv de încălzire funcționează de mai bine de 50 de ani, pentru care nu există nicio diferență în calitatea pregătirii suportului de căldură. Nu le puteți pune în case în care poate exista o presiune mare de lucru a rețelei de încălzire, fonta nu este un material durabil.

Comparație prin alte caracteristici

O caracteristică a funcționării bateriei - inerția - a fost deja menționată mai sus. Dar pentru ca compararea radiatoarelor de încălzire să fie corectă, aceasta trebuie făcută nu numai în ceea ce privește transferul de căldură, ci și în alți parametri importanți:

• de lucru și presiune maximă;
• cantitatea de apă conținută;
• masa.

Limitarea presiunii de funcționare determină dacă încălzitorul poate fi instalat în clădiri cu mai multe etaje unde înălțimea coloanei de apă poate atinge sute de metri. Apropo, această restricție nu se aplică caselor private, unde presiunea în rețea nu este mare prin definiție. Compararea capacității radiatoarelor poate oferi o idee despre cantitatea totală de apă din sistem care va trebui încălzită. Ei bine, masa produsului este importantă pentru a determina locul și metoda de atașare.

Ca exemplu, un tabel de comparație al caracteristicilor diferitelor radiatoare de încălzire de aceeași dimensiune este prezentat mai jos:

Notă. În tabel, un încălzitor de 5 secțiuni este luat ca 1 unitate, cu excepția unuia din oțel, care este un singur panou.

Conductibilitatea termică și densitatea aluminiului

Tabelul prezintă proprietățile termofizice ale aluminiului Al în funcție de temperatură. Proprietățile aluminiului sunt date într-un interval larg de temperatură - de la minus 223 la 1527 ° C (de la 50 la 1800 K).

După cum se poate observa din tabel, conductivitatea termică a aluminiului la temperatura camerei este de aproximativ 236 W/(m deg), ceea ce face posibilă utilizarea acestui material pentru fabricarea radiatoarelor și a diferitelor radiatoare.

Pe lângă aluminiu, cuprul are și o conductivitate termică ridicată. Care metal are cea mai mare conductivitate termică? Se știe că conductivitatea termică a aluminiului la temperaturi medii și ridicate este încă mai mică decât cea a cuprului, totuși, la răcire la 50K, conductibilitatea termică a aluminiului crește semnificativ și atinge o valoare de 1350 W/(m deg). La cupru, la o temperatură atât de scăzută, valoarea conductibilității termice devine mai mică decât cea a aluminiului și se ridică la 1250 W/(m deg).

Aluminiul începe să se topească la o temperatură de 933,61 K (aproximativ 660 ° C), în timp ce unele dintre proprietățile sale suferă modificări semnificative. Valorile proprietăților precum difuzibilitatea termică, densitatea aluminiului și conductivitatea termică a acestuia sunt reduse semnificativ.

Densitatea aluminiului este determinată în principal de temperatura acestuia și depinde de starea de agregare a acestui metal. De exemplu, la o temperatură de 27 ° C, densitatea aluminiului este de 2697 kg / m 3, iar atunci când acest metal este încălzit la un punct de topire (660 ° C), densitatea sa devine 2368 kg / m 3. Scăderea densității aluminiului odată cu creșterea temperaturii se datorează expansiunii sale la încălzire.

de aici

Tabelul prezintă valorile conductivității termice a metalelor (neferoase), precum și compoziția chimică a metalelor și aliajelor tehnice în intervalul de temperatură de la 0 la 600°C.

Metale și aliaje neferoase: nichel Ni, monel, nicrom; aliaje de nichel (conform GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts și K-monel, alumel, chromel, manganina NMMts 85-12, invar; aliaje de magneziu (conform GOST 2856-68), electroni, platină-rodiu; lipituri moi (conform GOST 1499-70): staniu pur, plumb, POS-90, POS-40, POS-30, aliaj Rose, aliaj de lemn. Continuă să citești →

Ce tot la fel să pui un calorifer? Cred că fiecare dintre noi și-a pus aceeași întrebare când am venit pe piață sau într-un magazin de piese de schimb, examinând o selecție uriașă de calorifere pentru toate gusturile, satisfăcând chiar și pe cei mai pervertiți pretențioși. Vrei două rânduri, trei rânduri, mai mare, mai mică, cu o secțiune mare cu una mică, aluminiu, cupru. Exact din metalul din care este facut radiatorul si se va discuta.

Unii cred că cuprul. Aceștia sunt vechi credincioși originali, așa cum ar fi fost numiți în secolul al XVII-lea. Da, dacă nu luăm mașini noi ale secolului al XX-lea, atunci radiatoarele de cupru au fost instalate peste tot. Indiferent de marcă și model, fie că a fost un minimașină de buget sau un camion greu de mai multe tone. Dar există o altă armată de proprietari de mașini care susțin că radiatoarele din aluminiu sunt mai bune decât cele din cupru. Pentru că sunt instalate pe mașini moderne noi, pe motoare grele care necesită răcire de înaltă calitate.

Și ceea ce este cel mai interesant, sunt în regulă. Ambele au, desigur, avantajele și dezavantajele lor. Acum pentru o mică lecție de fizică. Cel mai excelent indicator, în opinia mea, sunt cifrele, și anume coeficientul de conductivitate termică. În termeni simpli, aceasta este capacitatea unei substanțe de a transfera energie termică de la o substanță la alta. Acestea. avem un lichid de răcire, un radiator din metal al N-lea și mediul înconjurător. Teoretic, cu cât coeficientul este mai mare, cu atât radiatorul va prelua mai repede energia termică din lichidul de răcire și o va elibera în mediu mai rapid.

Deci, conductivitatea termică a cuprului este de 401 W / (m * K), iar aluminiu - de la 202 la 236 W / (m * K). Dar acest lucru este în condiții ideale. S-ar părea că cuprul a câștigat în această dispută, dar acesta este „+1” pentru caloriferele de cupru. Acum, în afară de toate, este necesar să se ia în considerare designul real al radiatoarelor în sine.

Tuburi de cupru la baza radiatorului, precum și benzi de cupru ale radiatorului de aer pentru transferul căldurii primite către mediu. Celulele mari ale fagurelui radiatorului permit reducerea pierderii vitezei fluxului de aer și permit pomparea unui volum mare de aer pe unitatea de timp. Concentrația prea scăzută a părții de bandă a radiatorului reduce eficiența transferului de căldură și crește concentrația și rezistența încălzirii locale a radiatorului.

Am gasit doua tipuri de calorifere pe baza de tuburi din aluminiu si otel. Aici este partea nu lipsită de importanță, pentru că. conductivitatea termica a otelului este foarte scazuta fata de aluminiu, doar 47 W/(m*K). Și de fapt, doar din cauza diferenței mari de performanță, nu mai merită instalarea caloriferelor din aluminiu cu tuburi de oțel. Deși sunt mai puternice decât aluminiul de rasă și reduc riscul de scurgere de la presiune înaltă, de exemplu, cu o supapă blocată în capacul vasului de expansiune.O concentrație mare de plăci de aluminiu pe tuburi mărește aria radiatorului suflat de aer, crescând astfel eficiența acestuia, dar în același timp, rezistența fluxului de aer crește și volumul de aer pompat scade.

Politica de prețuri de pe piață s-a dezvoltat în așa fel încât caloriferele din cupru sunt mult mai scumpe decât cele din aluminiu. Din imaginea de ansamblu, putem concluziona că atât acele calorifere, cât și celelalte sunt bune în felul lor. Oricum pe care să o aleg? Această întrebare depinde de tine.

Cum se calculează corect puterea termică

Amenajarea competentă a sistemului de încălzire în casă nu poate face fără un calcul termic al puterii dispozitivelor de încălzire necesare pentru încălzirea spațiilor. Există metode simple dovedite pentru a calcula puterea termică a unui încălzitor. necesare pentru a încălzi camera. De asemenea, ține cont de amplasarea spațiilor din casă pe punctele cardinale.

• Latura de sud a casei este încălzită pe metru cub de spațiu 35 wați. putere termala.
• Camerele de nord ale casei pe metru cub sunt încălzite cu 40 de wați. putere termala.

Pentru a obține puterea termică totală necesară pentru încălzirea spațiilor casei, este necesar să înmulțiți volumul real al camerei cu valorile prezentate și să le adunați cu numărul de camere.

Important! Tipul de calcul prezentat nu poate fi precis, acestea sunt valori mărite, sunt folosite pentru o prezentare generală a numărului necesar de dispozitive de încălzire. Calculul dispozitivelor de încălzire bimetalice, precum și al bateriilor din aluminiu, se realizează pe baza parametrilor specificați în datele pașaportului produsului.

Conform reglementărilor, secțiunea unei astfel de baterii este egală cu 70 de unități de putere (DT)

Calculul dispozitivelor de încălzire bimetalice, precum și al bateriilor din aluminiu, se realizează pe baza parametrilor specificați în datele pașaportului produsului. Conform reglementărilor, secțiunea unei astfel de baterii este egală cu 70 de unități de putere (DT).

Ce este, cum să înțeleg? Fluxul de căldură pașaport al secțiunii bateriei poate fi obținut cu condiția de a furniza un transportator de căldură cu o temperatură de 105 grade. Pentru a obține o temperatură de 70 de grade în sistemul de încălzire pe retur al casei. Temperatura inițială din cameră este de 18 grade Celsius.

lichidul de răcire este încălzit la 105 grade

DT= (temperatura de alimentare + temperatura de retur)/2, minus temperatura camerei. Apoi, înmulțiți datele din pașaportul produsului cu factorul de corecție, care sunt date în cărți de referință speciale pentru diferite valori ale DT. În practică, arată astfel:

• Sistemul de încălzire funcționează în alimentare directă 90 de grade la procesare 70 de grade, temperatura camerei 20 de grade.
• Formula este (90+70)/2-20=60, DT=60

Conform cărții de referință, căutăm un coeficient pentru această valoare, acesta este egal cu 0,82. În cazul nostru, înmulțim fluxul de căldură 204 cu un factor de 0,82, obținem debitul de putere real = 167 W.

Comparația puterii termice

Dacă ați studiat cu atenție secțiunea anterioară, ar trebui să înțelegeți că transferul de căldură este foarte afectat de temperatura aerului și a lichidului de răcire, iar aceste caracteristici nu depind prea mult de radiatorul în sine. Dar există un al treilea factor - suprafața de schimb de căldură, iar aici designul și forma produsului joacă un rol important. Prin urmare, este dificil să compari în mod ideal un încălzitor cu panouri de oțel cu unul din fontă, suprafețele lor sunt prea diferite.

Al patrulea factor care afectează transferul de căldură este materialul din care este fabricat încălzitorul. Comparați singuri: 5 secțiuni ale radiatorului din aluminiu GLOBAL VOX cu o înălțime de 600 mm vor da 635 W la DT = 50 °С. Bateria retro din fontă DIANA (GURATEC) de aceeași înălțime și același număr de secțiuni poate furniza doar 530 W în aceleași condiții (Δt = 50 °C). Aceste date sunt publicate pe site-urile oficiale ale producătorilor.

Notă. Caracteristicile produselor din aluminiu și bimetalice în ceea ce privește puterea termică sunt aproape identice, nu are rost să le comparăm.

Puteți încerca să comparați aluminiul cu un radiator cu panou de oțel, luând cea mai apropiată dimensiune standard care este potrivită ca dimensiune. Cele 5 sectiuni GLOBAL din aluminiu inaltime de 600 mm mentionate au o lungime totala de aproximativ 400 mm, ceea ce corespunde panoului de otel KERMI 600x400. Se pare că chiar și un dispozitiv din oțel cu trei rânduri (tip 30) va elibera doar 572 W la Δt = 50 °C. Dar rețineți că adâncimea radiatorului GLOBAL VOX este de doar 95 mm, iar panourile KERMI sunt de aproape 160 mm. Adică transferul ridicat de căldură al aluminiului se face simțit, ceea ce se reflectă în dimensiuni.

În condițiile unui sistem individual de încălzire al unei case private, bateriile de aceeași putere, dar fabricate din metale diferite, vor funcționa diferit. Prin urmare, comparația este destul de previzibilă:

1. Produsele bimetalice și din aluminiu se încălzesc și se răcesc rapid. Oferind mai multă căldură într-o perioadă de timp, ele returnează apă mai rece în sistem.
2. Radiatoarele cu panouri de oțel ocupă o poziție de mijloc, deoarece transferă căldura nu atât de intens. Dar sunt mai ieftine și mai ușor de instalat.
3. Cele mai inerte și mai scumpe sunt încălzitoarele din fontă, ele fiind caracterizate printr-o încălzire și răcire îndelungată, ceea ce provoacă o ușoară întârziere în reglarea automată a debitului de lichid de răcire de către capete termostatice.

Toate cele de mai sus conduc la o concluzie simplă.

Nu contează din ce material este fabricat radiatorul, principalul lucru este că este selectat corect în ceea ce privește puterea și se potrivește utilizatorului din toate punctele de vedere. În general, pentru comparație, nu strica să te familiarizezi cu toate nuanțele de funcționare a unui anumit dispozitiv, precum și unde poate fi instalat.

Calculul puterii termice

Pentru a organiza încălzirea spațiului, este necesar să cunoașteți puterea necesară pentru fiecare dintre ele și apoi să calculați transferul de căldură al radiatorului. Consumul de căldură pentru încălzirea unei încăperi este determinat într-un mod destul de simplu. În funcție de locație, se ia valoarea căldurii pentru încălzirea a 1 m3 dintr-o încăpere, aceasta este de 35 W/m3 pentru partea de sud a clădirii și 40 W/m3 pentru nord. Volumul real al camerei este înmulțit cu această valoare și obținem puterea necesară.

Atenţie! Metoda de mai sus de calculare a puterii necesare este una mărită, rezultatele sale sunt luate în considerare doar ca ghid. Pentru a calcula bateriile din aluminiu sau bimetalice trebuie plecat de la caracteristicile specificate în documentația producătorului

În conformitate cu standardele, puterea unei secțiuni a radiatorului este dată acolo la DT = 70. Aceasta înseamnă că 1 secțiune va oferi fluxul de căldură specificat la o temperatură a lichidului de răcire la alimentare de 105 ºС, iar la retur - 70 ºС. În acest caz, se presupune că temperatura calculată a mediului intern este de 18 °С

Pentru a calcula bateriile din aluminiu sau bimetalice trebuie plecat de la caracteristicile specificate in documentatia producatorului. În conformitate cu standardele, puterea unei secțiuni a radiatorului este dată acolo la DT = 70. Aceasta înseamnă că 1 secțiune va oferi fluxul de căldură specificat la o temperatură a lichidului de răcire la alimentare de 105 ºС, iar la retur - 70 ºС. În acest caz, se presupune că temperatura de proiectare a mediului intern este de 18 °С.

Pe baza tabelului nostru, transferul de căldură al unei secțiuni a unui radiator bimetalic cu o dimensiune interaxală de 500 mm este de 204 W, dar numai la o temperatură în conducta de alimentare de 105 ºС. În sistemele moderne, în special în cele individuale, nu există o astfel de temperatură ridicată, respectiv, iar puterea de ieșire va scădea. Pentru a afla fluxul de căldură real, trebuie mai întâi să calculați parametrul DT pentru condițiile existente folosind formula:

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

• tsub - temperatura apei în conducta de alimentare;
• tobr - la fel, în linia de întoarcere;
• troom este temperatura din interiorul camerei.

După aceea, transferul de căldură de pe plăcuța de identificare al radiatorului de încălzire este înmulțit cu factorul de corecție, luat în funcție de valoarea DT conform tabelului:

De exemplu, cu un program de răcire de 80 / 60 ºС și o temperatură a camerei de 21 ºС, parametrul DT va fi egal cu (80 + 60) / 2 - 21 = 49, iar factorul de corecție va fi 0,63. Atunci fluxul de căldură al unei secțiuni a aceluiași radiator bimetalic va fi 204 x 0,63 = 128,5 W. Pe baza acestui rezultat, se selectează numărul de secțiuni.

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

Impurități din aliajele de cupru

de aici

Impuritățile conținute în cupru (și, desigur, interacționează cu acesta) sunt împărțite în trei grupuri.

Soluții solide care se formează cu cupru

Astfel de impurități includ aluminiu, antimoniu, nichel, fier, staniu, zinc etc. Acești aditivi reduc semnificativ conductivitatea electrică și termică. Calitățile care sunt utilizate în principal pentru producerea elementelor conductoare includ M0 și M1. Dacă antimoniul este conținut în compoziția aliajului de cupru, atunci lucrarea sa la cald prin presiune este mult mai dificilă.

Impurități care nu se dizolvă în cupru

Acestea includ plumbul, bismutul etc. Neafectând conductivitatea electrică a metalului de bază, astfel de impurități fac dificilă procesarea acestuia cu presiune.

Impurități care formează compuși chimici fragili cu cuprul

Acest grup include sulful și oxigenul, ceea ce reduce conductivitatea electrică și rezistența metalului de bază. Prezența sulfului în aliajul de cupru facilitează foarte mult prelucrabilitatea acestuia prin tăiere.