Värmeledningsförmåga hos metaller

Förklaring av jämförande värden för värmeapparater

Av de data som presenteras ovan kan det ses att den bimetalliska värmeanordningen har den högsta värmeöverföringshastigheten. Strukturellt presenteras en sådan enhet av RIFAR i ett räfflat aluminiumhölje. i vilka metallrör är placerade är hela strukturen fäst med en svetsad ram. Denna typ av batterier installeras i hus med ett stort antal våningar, såväl som i stugor och privata hus. Nackdelen med denna typ av värmeanordning är dess höga kostnad.

Viktig! När denna typ av batteri installeras i hus med ett stort antal våningar, rekommenderas det att ha en egen pannstation, som har en vattenreningsenhet. Detta villkor för den preliminära beredningen av kylvätskan är förknippad med egenskaperna hos aluminiumbatterier.

de kan utsättas för elektrokemisk korrosion när den kommer in i en form av dålig kvalitet genom centralvärmenätet. Av denna anledning rekommenderas aluminiumvärmare att installeras i separata värmesystem.

Gjutjärnsbatterier i detta jämförande system av parametrar förlorar avsevärt, de har låg värmeöverföring, en stor vikt av värmaren. Men trots dessa indikatorer efterfrågas MS-140 radiatorer av befolkningen, vilket orsakas av sådana faktorer:

Varaktigheten av problemfri drift, vilket är viktigt i värmesystem.
Motstånd mot de negativa effekterna (korrosion) av den termiska bäraren.
Termisk tröghet av gjutjärn.

Denna typ av uppvärmningsanordning har varit i drift i mer än 50 år, för den är det ingen skillnad i kvaliteten på beredningen av värmebäraren. Du kan inte placera dem i hus där det kan finnas ett högt arbetstryck i värmenätet, gjutjärn är inte ett hållbart material.

Jämförelse med andra egenskaper

En egenskap hos batteridrift - tröghet - har redan nämnts ovan. Men för att jämförelsen av värmeradiatorer ska vara korrekt måste den göras inte bara när det gäller värmeöverföring, utan också i andra viktiga parametrar:

• arbets- och maximalt tryck;
• mängden vatten som ingår;
• massa.

Drifttrycksbegränsningen avgör om värmaren kan installeras i flervåningshus där vattenpelarens höjd kan nå hundratals meter. Förresten, denna begränsning gäller inte privata hus, där trycket i nätverket inte är högt per definition. Att jämföra radiatorernas kapacitet kan ge en uppfattning om den totala mängden vatten i systemet som kommer att behöva värmas upp. Tja, produktens massa är viktig för att bestämma platsen och metoden för dess fastsättning.

Som ett exempel visas en jämförelsetabell över egenskaperna hos olika värmeelement av samma storlek nedan:

Notera. I tabellen tas en värmare med 5 sektioner som 1 enhet, förutom en stål, som är en enda panel.

Värmeledningsförmåga och densitet av aluminium

Tabellen visar de termofysiska egenskaperna hos aluminium Al beroende på temperatur. Aluminiumegenskaperna ges i ett brett temperaturområde - från minus 223 till 1527°C (från 50 till 1800 K).

Som framgår av tabellen är värmeledningsförmågan hos aluminium vid rumstemperatur cirka 236 W/(m deg), vilket gör det möjligt att använda detta material för tillverkning av radiatorer och olika kylflänsar.

Förutom aluminium har koppar även en hög värmeledningsförmåga. Vilken metall har högst värmeledningsförmåga? Det är känt att värmeledningsförmågan för aluminium vid medelhöga och höga temperaturer fortfarande är lägre än för koppar, men när den kyls till 50K ökar värmeledningsförmågan för aluminium avsevärt och når ett värde av 1350 W/(m grader). I koppar, vid en så låg temperatur, blir värmeledningsförmågan lägre än för aluminium och uppgår till 1250 W / (m grader).

Aluminium börjar smälta vid en temperatur på 933,61 K (cirka 660 ° C), medan vissa av dess egenskaper genomgår betydande förändringar. Värdena på egenskaper som termisk diffusivitet, densiteten av aluminium och dess värmeledningsförmåga reduceras avsevärt.

Aluminiumets densitet bestäms huvudsakligen av dess temperatur och beror på tillståndet för aggregation av denna metall. Till exempel, vid en temperatur på 27 ° C, är densiteten för aluminium 2697 kg / m 3, och när denna metall värms upp till en smältpunkt (660 ° C), blir dess densitet lika med 2368 kg / m 3. Minskningen av densiteten hos aluminium med ökande temperatur beror på dess expansion vid uppvärmning.

härifrån

Tabellen visar värdena för värmeledningsförmåga hos metaller (icke-järnhaltiga), såväl som den kemiska sammansättningen av metaller och tekniska legeringar i temperaturområdet från 0 till 600°C.

Icke-järnmetaller och legeringar: nickel Ni, monel, nikrom; nickellegeringar (enligt GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, konstantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts och K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12; magnesiumlegeringar (enligt GOST 2856-68), elektron, platina-rodium; mjuklod (enligt GOST 1499-70): rent tenn, bly, POS-90, POS-40, POS-30, Rose legering, Trälegering. Fortsätt läsa →

Vad ändå att sätta en radiator? Jag tror att var och en av oss ställde samma fråga när vi kom till marknaden eller till en reservdelsaffär, undersökte ett enormt urval av radiatorer för varje smak och tillfredsställde även den mest perversa kräsna. Vill du ha tvåradig, treradig, större, mindre, med stor sektion med liten, aluminium, koppar. Det är precis vilken metall kylaren är gjord av och kommer att diskuteras.

Vissa tror att koppar. Dessa är ursprungliga gamla troende, som de skulle ha kallats på 1600-talet. Ja, om vi inte tar nya bilar från 1900-talet, så installerades kopparradiatorer överallt. Oavsett fabrikat och modell, oavsett om det var en lågprisbil eller en tung lastbil med flera ton. Men det finns en annan armé av bilägare som hävdar att radiatorer gjorda av aluminium är bättre än koppar. Eftersom de är installerade på nya moderna bilar, på tunga motorer som kräver högkvalitativ kylning.

Och det som är mest intressant, de är okej. Båda har förstås sina för- och nackdelar. Nu till en liten fysiklektion. Den mest utmärkta indikatorn, enligt min mening, är siffrorna, nämligen koefficienten för värmeledningsförmåga. Enkelt uttryckt är detta ett ämnes förmåga att överföra värmeenergi från ett ämne till ett annat. De där. vi har en kylvätska, en kylare av N-te metall och miljön. Teoretiskt, ju högre koefficient, desto snabbare kommer kylaren att ta värmeenergi från kylvätskan och släppa ut den till omgivningen snabbare.

Så den termiska ledningsförmågan för koppar är 401 W / (m * K), och aluminium - från 202 till 236 W / (m * K). Men detta är under idealiska förhållanden. Det verkar som att koppar har vunnit i denna tvist, men detta är "+1" för kopparradiatorer. Nu, bortsett från allt, är det nödvändigt att överväga själva utformningen av radiatorerna själva.

Kopparrör vid basen av radiatorn, samt kopparremsor av luftradiatorn för att överföra den mottagna värmen till omgivningen. Stora celler i radiatorbikakan gör det möjligt att minska förlusten av luftflödeshastighet och tillåter att pumpa en stor volym luft per tidsenhet. För låg koncentration av radiatorns banddel minskar effektiviteten av värmeöverföringen och ökar koncentrationen och styrkan av den lokala uppvärmningen av radiatorn.

Jag hittade två typer av radiatorer baserade på aluminium- och stålrör. Här är den inte oviktiga delen, eftersom. stålets värmeledningsförmåga är mycket låg jämfört med aluminium, endast 47 W/(m*K). Och faktiskt, bara på grund av den höga skillnaden i prestanda, är det inte längre värt att installera aluminiumradiatorer med stålrör. Även om de är starkare än renrasig aluminium och minskar risken för läckage från högt tryck, till exempel med en fast ventil i locket på expansionstanken.En hög koncentration av aluminiumplåtar på rören ökar arean på radiatorn som blåses av luft, vilket ökar dess effektivitet, men samtidigt ökar motståndet i luftflödet och volymen av pumpad luft minskar.

Prispolicyn på marknaden har utvecklats på ett sådant sätt att kopparradiatorer är mycket dyrare än aluminium. Från den övergripande bilden kan vi dra slutsatsen att båda radiatorerna är bra på sitt sätt. Vilken ska man ändå välja? Denna fråga är upp till dig.

Hur man korrekt beräknar den termiska effekten

Kompetent arrangemang av värmesystemet i huset kan inte klara sig utan en termisk beräkning av kraften hos de uppvärmningsanordningar som är nödvändiga för att värma lokalerna. Det finns enkla beprövade metoder för att beräkna värmeeffekten hos en värmare. behövs för att värma upp rummet. Det tar också hänsyn till platsen för lokalerna i huset på kardinalpunkterna.

• Den södra sidan av huset värms per kubikmeter utrymme 35 watt. värmekraft.
• Husets norra rum per kubikmeter värms upp med 40 watt. värmekraft.

För att få den totala värmeeffekten som krävs för att värma husets lokaler är det nödvändigt att multiplicera den faktiska volymen av rummet med de presenterade värdena och lägga till dem med antalet rum.

Viktig! Den presenterade typen av beräkning kan inte vara korrekt, dessa är förstorade värden, de används för en allmän presentation av det erforderliga antalet värmeanordningar. Beräkningen av bimetalliska värmeanordningar, såväl som aluminiumbatterier, utförs baserat på de parametrar som anges i produktens passdata

Enligt bestämmelserna är sektionen av ett sådant batteri lika med 70 enheter effekt (DT)

Beräkningen av bimetalliska värmeanordningar, såväl som aluminiumbatterier, utförs baserat på de parametrar som anges i produktens passdata. Enligt bestämmelserna är sektionen av ett sådant batteri lika med 70 kraftenheter (DT).

Vad är det, hur ska man förstå? Passvärmeflöde för batterisektionen kan erhållas under förutsättning att en värmebärare levereras med en temperatur på 105 grader. För att få en temperatur på 70 grader i husets returvärmesystem. Den initiala temperaturen i rummet tas till 18 grader Celsius.

kylvätskan värms till 105 grader

DT= (framledningsmedietemperatur + returmedietemperatur)/2, minus rumstemperatur. Multiplicera sedan data i produktpasset med korrigeringsfaktorn, som ges i speciella referensböcker för olika värden av DT. I praktiken ser det ut så här:

• Värmesystemet arbetar i direkttillförsel 90 grader vid bearbetning 70 grader, rumstemperatur 20 grader.
• Formeln är (90+70)/2-20=60, DT= 60

Enligt uppslagsboken letar vi efter en koefficient för detta värde, den är lika med 0,82. I vårt fall multiplicerar vi värmeflödet 204 med en faktor 0,82, vi får det verkliga effektflödet = 167 W.

Termisk effektjämförelse

Om du noggrant studerade föregående avsnitt bör du förstå att värmeöverföringen i hög grad påverkas av luft- och kylvätsketemperaturer, och dessa egenskaper beror inte mycket på själva radiatorn. Men det finns en tredje faktor - värmeväxlingsytan, och här spelar produktens design och form en stor roll. Därför är det svårt att idealiskt jämföra en stålpanelvärmare med en gjutjärnsvärmare, deras ytor är för olika.

Den fjärde faktorn som påverkar värmeöverföringen är materialet som värmaren är gjord av. Jämför själv: 5 sektioner av aluminiumradiatorn GLOBAL VOX med en höjd på 600 mm ger 635 W vid DT = 50 °C. Gjutjärnsretrobatteri DIANA (GURATEC) med samma höjd och samma antal sektioner kan endast leverera 530 W under samma förhållanden (Δt = 50 °C). Dessa uppgifter publiceras på tillverkarnas officiella webbplatser.

Notera. Egenskaperna för aluminium och bimetallprodukter när det gäller termisk effekt är nästan identiska, det är ingen idé att jämföra dem.

Du kan försöka jämföra aluminium med en stålpanelradiator, ta närmaste standardstorlek som är lämplig i storlek. De nämnda 5 GLOBAL aluminiumsektionerna 600 mm höga har en total längd på ca 400 mm, vilket motsvarar KERMI 600x400 stålpanelen. Det visar sig att även en trerads stålanordning (typ 30) bara kommer att ge ut 572 W vid Δt = 50 °C. Men kom ihåg att djupet på GLOBAL VOX-kylaren bara är 95 mm och KERMI-panelerna är nästan 160 mm. Det vill säga att den höga värmeöverföringen av aluminium gör sig påmind, vilket återspeglas i måtten.

Under förhållandena för ett individuellt värmesystem i ett privat hus kommer batterier med samma effekt, men från olika metaller, att fungera annorlunda. Därför är jämförelsen ganska förutsägbar:

1. Bimetall- och aluminiumprodukter värms snabbt upp och kyls ner. Genom att ge mer värme under en period återför de kallare vatten till systemet.
2. Stålpanelradiatorer upptar en mittposition, eftersom de överför värme inte så intensivt. Men de är billigare och enklare att installera.
3. De mest inerta och dyra är gjutjärnsvärmare, de kännetecknas av en lång uppvärmning och nedkylning, vilket orsakar en liten fördröjning i den automatiska regleringen av kylvätskeflödet med termostathuvuden.

Av det föregående antyder en enkel slutsats sig själv.

Det spelar ingen roll vilket material radiatorn är gjord av, det viktigaste är att den är korrekt vald när det gäller kraft och passar användaren i alla avseenden. I allmänhet, för jämförelse, skadar det inte att bekanta sig med alla nyanser av driften av en viss enhet, liksom var vilken kan installeras

Termisk effektberäkning

För att organisera rumsuppvärmning är det nödvändigt att veta vilken effekt som krävs för var och en av dem och sedan beräkna värmeöverföringen av radiatorn. Värmeförbrukningen för uppvärmning av ett rum bestäms på ett ganska enkelt sätt. Beroende på platsen tas värdet av värme för uppvärmning av 1 m3 av ett rum, det är 35 W / m3 för södra sidan av byggnaden och 40 W / m3 för norr. Rummets faktiska volym multipliceras med detta värde och vi får den effekt som krävs.

Uppmärksamhet! Ovanstående metod för att beräkna den erforderliga effekten är en förstorad metod, dess resultat beaktas endast som en riktlinje. För att beräkna aluminium- eller bimetallbatterier måste man utgå från de egenskaper som anges i tillverkarens dokumentation

I enlighet med standarderna ges kraften hos 1 sektion av radiatorn där vid DT = 70. Detta betyder att 1 sektion kommer att ge det specificerade värmeflödet vid en kylvätsketemperatur vid tillförseln av 105 ºС och vid returen - 70 ºС. I detta fall antas den beräknade temperaturen för den inre miljön vara 18 ºС

För att beräkna aluminium- eller bimetallbatterier måste man utgå från de egenskaper som anges i tillverkarens dokumentation. I enlighet med standarderna ges kraften hos 1 sektion av radiatorn där vid DT = 70. Detta betyder att 1 sektion kommer att ge det specificerade värmeflödet vid en kylvätsketemperatur vid tillförseln av 105 ºС och vid returen - 70 ºС. I detta fall antas designtemperaturen för den inre miljön vara 18 ºС.

Baserat på vår tabell är värmeöverföringen av en sektion av en bimetallisk radiator med en interaxal storlek på 500 mm 204 W, men endast vid en temperatur i matningsröret på 105 ºС. I moderna system, särskilt individuella, finns det ingen sådan hög temperatur, respektive, och uteffekten kommer att minska. För att ta reda på det verkliga värmeflödet måste du först beräkna parametern DT för befintliga förhållanden med hjälp av formeln:

DT = (tsub + trev) / 2 - troom, där:

• tpod - vattentemperatur i tillförselledningen;
• tobr - samma, i returlinjen;
• troom är temperaturen inne i rummet.

Därefter multipliceras märkskyltens värmeöverföring för värmeradiatorn med korrigeringsfaktorn, tagen beroende på värdet på DT enligt tabellen:

Till exempel, med ett kylvätskeschema på 80 / 60 ºС och en rumstemperatur på 21 ºС, kommer DT-parametern att vara lika med (80 + 60) / 2 - 21 = 49, och korrigeringsfaktorn blir 0,63. Då kommer värmeflödet för 1 sektion av samma bimetalliska radiator att vara 204 x 0,63 = 128,5 W. Baserat på detta resultat väljs antalet sektioner.

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

Föroreningar i kopparlegeringar

härifrån

Föroreningar som finns i koppar (och, naturligtvis, interagerar med den) delas in i tre grupper.

Fasta lösningar bildas med koppar

Sådana föroreningar inkluderar aluminium, antimon, nickel, järn, tenn, zink, etc. Dessa tillsatser minskar avsevärt elektrisk och termisk ledningsförmåga. De kvaliteter som huvudsakligen används för tillverkning av ledande element inkluderar M0 och M1. Om antimon finns i sammansättningen av kopparlegeringen, är dess varmbearbetning genom tryck mycket svårare.

Föroreningar som inte löser sig i koppar

Dessa inkluderar bly, vismut, etc. Det påverkar inte basmetallens elektriska ledningsförmåga, sådana föroreningar gör det svårt att bearbeta den med tryck.

Föroreningar som bildar spröda kemiska föreningar med koppar

Denna grupp inkluderar svavel och syre, vilket minskar den elektriska ledningsförmågan och styrkan hos basmetallen. Närvaron av svavel i kopparlegeringen underlättar avsevärt dess bearbetbarhet genom skärning.