Metallerin termal iletkenliği

Isıtma cihazlarının karşılaştırmalı değerlerinin açıklaması

Yukarıda sunulan verilerden, bimetalik ısıtma cihazının en yüksek ısı transfer hızına sahip olduğu görülebilir. Yapısal olarak, böyle bir cihaz, RIFAR tarafından nervürlü bir alüminyum kasada sunulmaktadır. metal boruların bulunduğu tüm yapı kaynaklı bir çerçeve ile sabitlenir. Bu tip piller, çok sayıda katlı evlerin yanı sıra kır evlerinde ve özel evlerde kurulur. Bu tip ısıtma cihazının dezavantajı yüksek maliyetidir.

Önemli! Çok katlı evlere bu tip akü takıldığında, su arıtma ünitesi olan kendi kazan istasyonunuzun olması tavsiye edilir. Soğutma sıvısının ön hazırlığı için bu koşul, alüminyum pillerin özellikleri ile ilişkilidir.

merkezi ısıtma şebekesinden kalitesiz bir biçimde girdiğinde elektrokimyasal korozyona maruz kalabilirler. Bu nedenle alüminyum ısıtıcıların ayrı ısıtma sistemlerine kurulması tavsiye edilir.

Bu karşılaştırmalı parametre sistemindeki dökme demir piller, önemli ölçüde kaybeder, düşük ısı transferine, büyük bir ısıtıcı ağırlığına sahiptir. Ancak, bu göstergelere rağmen, MS-140 radyatörleri, bu faktörlerin neden olduğu nüfus tarafından talep edilmektedir:

Isıtma sistemlerinde önemli olan sorunsuz çalışma süresi.
Termal taşıyıcının olumsuz etkilerine (korozyona) karşı direnç.
Dökme demirin termal ataleti.

Bu tip ısıtma cihazı 50 yıldan fazla bir süredir çalışmaktadır, bunun için ısı taşıyıcının hazırlanmasının kalitesinde bir fark yoktur. Isıtma ağının yüksek çalışma basıncının olabileceği evlere koyamazsınız, dökme demir dayanıklı bir malzeme değildir.

Diğer özelliklere göre karşılaştırma

Pil çalışmasının bir özelliği - atalet - yukarıda zaten belirtilmiştir. Ancak ısıtma radyatörlerinin karşılaştırmasının doğru olması için sadece ısı transferi açısından değil, diğer önemli parametrelerde de yapılmalıdır:

• çalışma ve maksimum basınç;
• içerdiği su miktarı;
• kitle.

Çalışma basıncı sınırlaması, ısıtıcının su kolonunun yüksekliğinin yüzlerce metreye ulaşabileceği çok katlı binalara monte edilip edilemeyeceğini belirler. Bu arada, bu kısıtlama, ağdaki baskının tanım gereği yüksek olmadığı özel evler için geçerli değildir. Radyatörlerin kapasitelerinin karşılaştırılması, sistemdeki ısıtılması gereken toplam su miktarı hakkında fikir verebilir. Eh, ürünün kütlesi, ekinin yerini ve yöntemini belirlemede önemlidir.

Örnek olarak, aynı boyuttaki çeşitli ısıtma radyatörlerinin özelliklerinin karşılaştırma tablosu aşağıda gösterilmiştir:

Not. Tabloda tek panel olan çelik olan hariç 5 bölmeli ısıtıcı 1 adet olarak alınmıştır.

Alüminyumun ısıl iletkenliği ve yoğunluğu

Tablo, sıcaklığa bağlı olarak alüminyum Al'in termofiziksel özelliklerini göstermektedir. Alüminyumun özellikleri, eksi 223 ila 1527°C (50 ila 1800 K) gibi geniş bir sıcaklık aralığında verilmektedir.

Tablodan da görülebileceği gibi, alüminyumun oda sıcaklığındaki ısıl iletkenliği yaklaşık 236 W/(m deg)'dir, bu da bu malzemenin radyatör ve çeşitli soğutucuların imalatında kullanılmasını mümkün kılar.

Alüminyuma ek olarak, bakır da yüksek bir ısı iletkenliğine sahiptir. Hangi metal en yüksek termal iletkenliğe sahiptir? Alüminyumun orta ve yüksek sıcaklıklardaki ısıl iletkenliğinin bakırınkinden hala daha az olduğu bilinmektedir, ancak 50K'ya soğutulduğunda alüminyumun ısıl iletkenliği önemli ölçüde artar ve 1350 W/(m°) değerine ulaşır. Bakırda, bu kadar düşük bir sıcaklıkta, termal iletkenlik değeri alüminyumdan daha düşük olur ve 1250 W / (m derece) tutarındadır.

Alüminyum 933,61 K (yaklaşık 660 °C) sıcaklıkta erimeye başlarken, bazı özellikleri önemli değişikliklere uğrar. Termal yayılım, alüminyumun yoğunluğu ve termal iletkenliği gibi özelliklerin değerleri önemli ölçüde azalır.

Alüminyumun yoğunluğu esas olarak sıcaklığı ile belirlenir ve bu metalin kümelenme durumuna bağlıdır. Örneğin 27°C sıcaklıkta alüminyumun yoğunluğu 2697 kg/m3 ve bu metal bir erime noktasına (660°C) kadar ısıtıldığında yoğunluğu 2368 kg/m3 olur. Artan sıcaklıkla alüminyumun yoğunluğundaki azalma, ısıtma üzerine genişlemesinden kaynaklanmaktadır.

buradan

Tablo, 0 ila 600°C sıcaklık aralığında metallerin ve teknik alaşımların kimyasal bileşiminin yanı sıra metallerin (demir dışı) termal iletkenlik değerlerini gösterir.

Demir dışı metaller ve alaşımlar: nikel Ni, monel, nikrom; nikel alaşımları (GOST 492-58'e göre): cupronickel NM81, NM70, konstantan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts ve K-monel, alümel, kromel, manganin NMMts 85-12, invar; magnezyum alaşımları (GOST 2856-68'e göre), elektron, platin-rodyum; yumuşak lehimler (GOST 1499-70'e göre): saf kalay, kurşun, POS-90, POS-40, POS-30, Gül alaşımı, Ahşap alaşımı. Okumaya devam et →

Radyatör koymak için aynı şey nedir? Sanırım her birimiz, pazara veya yedek parça mağazasına geldiğimizde, her zevke uygun geniş bir radyatör yelpazesini inceleyerek, en sapık seçiciyi bile tatmin eden aynı soruyu sorduk. İki sıralı, üç sıralı, daha büyük, daha küçük, küçük, alüminyum, bakır olan büyük bir bölüm mü istiyorsunuz? Radyatörün yapıldığı metal tam olarak budur ve tartışılacaktır.

Bazıları bakır olduğuna inanıyor. Bunlar, 17. yüzyılda adlandırılacakları gibi, orijinal Eski Müminlerdir. Evet, 20. yüzyılın yeni arabalarını almazsak, her yere bakır radyatörler kuruldu. Markası ve modeli ne olursa olsun, ister bütçeye uygun bir minicar ister çok tonlu ağır bir kamyon olsun. Ancak alüminyumdan yapılmış radyatörlerin bakır olanlardan daha iyi olduğunu iddia eden başka bir araba sahipleri ordusu var. Çünkü yeni modern arabalara, yüksek kaliteli soğutma gerektiren ağır hizmet motorlarına takılıyorlar.

Ve en ilginç olanı, hepsi doğru. İkisinin de artıları ve eksileri var elbette. Şimdi küçük bir fizik dersi için. Bana göre en mükemmel gösterge sayılar, yani ısıl iletkenlik katsayısıdır. Basit bir ifadeyle, bu, bir maddenin termal enerjiyi bir maddeden diğerine aktarma yeteneğidir. Şunlar. bir soğutucumuz, N. metalden yapılmış bir radyatörümüz ve çevremiz var. Teorik olarak, katsayı ne kadar yüksek olursa, radyatör soğutucudan termal enerjiyi o kadar hızlı alacak ve çevreye daha hızlı salacaktır.

Bu nedenle, bakırın termal iletkenliği 401 W / (m * K) ve alüminyum - 202 ila 236 W / (m * K) arasındadır. Ama bu ideal koşullar altında. Görünüşe göre bu anlaşmazlıkta bakır kazandı, ancak bu bakır radyatörler için “+1”. Şimdi, her şeyden ayrı olarak, radyatörlerin gerçek tasarımını da düşünmek gerekiyor.

Radyatörün tabanında bakır borular ve ayrıca alınan ısıyı ortama aktarmak için hava radyatörünün bakır şeritleri. Radyatör peteğinin büyük hücreleri, hava akış hızı kaybını azaltmaya ve birim zaman başına büyük hacimde hava pompalamaya izin verir. Radyatörün bant kısmının çok düşük konsantrasyonu, ısı transferinin verimliliğini azaltır ve radyatörün yerel ısıtmasının konsantrasyonunu ve gücünü arttırır.

Alüminyum ve çelik borulara dayalı iki tip radyatör buldum. Burada önemsiz olmayan kısım, çünkü. çeliğin ısıl iletkenliği alüminyuma kıyasla çok düşüktür, sadece 47 W/(m*K). Ve aslında, yalnızca performanstaki yüksek fark nedeniyle, artık çelik borulu alüminyum radyatörler kurmaya değmez. Safkan alüminyumdan daha güçlü olmalarına ve örneğin genleşme deposunun kapağında sıkışmış bir valf ile yüksek basınçtan sızıntı riskini azaltmalarına rağmen.Tüpler üzerindeki yüksek konsantrasyonda alüminyum plakalar, havanın üflediği radyatörün alanını arttırır, böylece verimini arttırır, ancak aynı zamanda hava akışının direnci artar ve pompalanan havanın hacmi azalır.

Piyasadaki fiyat politikası öyle gelişmiştir ki bakır radyatörler alüminyum radyatörlere göre çok daha pahalıdır. Genel resimden, hem bu hem de diğer radyatörlerin kendi yollarında iyi olduğu sonucuna varabiliriz. Yine de hangisini seçmeli? Bu soru size kalmış.

Termal güç nasıl doğru hesaplanır

Evdeki ısıtma sisteminin yetkili bir şekilde düzenlenmesi, binaları ısıtmak için gerekli olan ısıtma cihazlarının gücünün termal hesaplaması olmadan yapamaz. Bir ısıtıcının ısı çıkışını hesaplamak için kanıtlanmış basit yöntemler vardır. Odayı ısıtmak için gerekli. Ayrıca, evdeki tesislerin kardinal noktalardaki yerini de dikkate alır.

• Evin güney tarafı, metreküp alan 35 watt başına ısıtılmaktadır. ısı gücü.
• Evin kuzey odaları metreküp başına 40 watt ile ısıtılmaktadır. ısı gücü.

Evin binalarını ısıtmak için gereken toplam termal gücü elde etmek için, odanın gerçek hacmini sunulan değerlerle çarpmak ve bunları oda sayısı ile toplamak gerekir.

Önemli! Sunulan hesaplama türü doğru olamaz, bunlar büyütülmüş değerlerdir, gerekli sayıda ısıtma cihazının genel bir sunumu için kullanılırlar. Bimetalik ısıtma cihazlarının yanı sıra alüminyum pillerin hesaplanması, ürünün pasaport verilerinde belirtilen parametrelere göre yapılır.

Düzenlemelere göre, böyle bir pilin bölümü 70 birim güce (DT) eşittir.

Bimetalik ısıtma cihazlarının yanı sıra alüminyum pillerin hesaplanması, ürünün pasaport verilerinde belirtilen parametrelere göre yapılır. Düzenlemelere göre, böyle bir pilin bölümü 70 birim güce (DT) eşittir.

Nedir, nasıl anlaşılır? Pil bölümünün pasaport ısı akışı, 105 derecelik bir ısı taşıyıcısının sağlanması şartına bağlı olarak elde edilebilir. Evin dönüş ısıtma sisteminde 70 derecelik bir sıcaklık elde etmek. Odadaki ilk sıcaklık 18 santigrat derece olarak alınmıştır.

soğutucu 105 dereceye kadar ısıtılır

DT= (besleme ortamı sıcaklığı + dönüş malzemesi sıcaklığı)/2, eksi oda sıcaklığı. Ardından, ürün pasaportundaki verileri, farklı DT değerleri için özel referans kitaplarında verilen düzeltme faktörü ile çarpın. Pratikte şöyle görünür:

• Isıtma sistemi 70 derece, oda sıcaklığı 20 derece işlemede 90 derece doğrudan beslemede çalışır.
• Formül (90+70)/2-20=60, DT= 60

Referans kitabına göre, bu değer için bir katsayı arıyoruz, 0,82'ye eşittir. Bizim durumumuzda, ısı akışını 204 0,82 faktörü ile çarparız, gerçek güç akışını = 167 W elde ederiz.

Termal güç karşılaştırması

Önceki bölümü dikkatlice incelediyseniz, ısı transferinin hava ve soğutucu sıcaklıklarından büyük ölçüde etkilendiğini ve bu özelliklerin radyatörün kendisine çok bağlı olmadığını anlamalısınız. Ancak üçüncü bir faktör daha var - ısı değişim yüzey alanı ve burada ürünün tasarımı ve şekli büyük bir rol oynuyor. Bu nedenle, çelik panel ısıtıcıyı dökme demir ile ideal olarak karşılaştırmak zordur, yüzeyleri çok farklıdır.

Isı transferini etkileyen dördüncü faktör, ısıtıcının yapıldığı malzemedir. Kendiniz karşılaştırın: 600 mm yüksekliğindeki GLOBAL VOX alüminyum radyatörün 5 bölümü DT = 50 °С'de 635 W verecektir. Aynı yükseklikte ve aynı sayıda kesitte dökme demir retro pil DIANA (GURATEC), aynı koşullar altında (Δt = 50 °C) yalnızca 530 W sağlayabilir. Bu veriler üreticilerin resmi web sitelerinde yayınlanmaktadır.

Not. Alüminyum ve bimetalik ürünlerin termal güç açısından özellikleri hemen hemen aynıdır, karşılaştırmanın bir anlamı yoktur.

Boyut olarak uygun olan en yakın standart ölçüyü alarak alüminyumu çelik panel radyatör ile karşılaştırmayı deneyebilirsiniz. 600 mm yüksekliğinde bahsi geçen 5 GLOBAL alüminyum profilin toplam uzunluğu yaklaşık 400 mm'dir, bu da KERMI 600x400 çelik panele karşılık gelir. Üç sıralı çelik bir cihazın (tip 30) bile Δt = 50 °C'de sadece 572 W vereceği ortaya çıktı. Ancak GLOBAL VOX radyatörün derinliğinin sadece 95 mm olduğunu ve KERMI panellerinin neredeyse 160 mm olduğunu unutmayın. Yani alüminyumun yüksek ısı transferi kendini hissettirmekte, bu da boyutlara yansımıştır.

Özel bir evin bireysel ısıtma sistemi koşullarında, aynı güce sahip ancak farklı metallerden yapılmış piller farklı şekilde çalışacaktır. Bu nedenle, karşılaştırma oldukça tahmin edilebilir:

1. Bimetalik ve alüminyum ürünler hızla ısınır ve soğur. Bir süre daha fazla ısı vererek sisteme daha soğuk su verirler.
2. Çelik panel radyatörler, ısıyı çok yoğun bir şekilde iletmedikleri için orta bir konuma sahiptir. Ancak daha ucuz ve kurulumu daha kolaydır.
3. En inert ve pahalı olan dökme demir ısıtıcılardır, uzun bir ısınma ve soğuma ile karakterize edilirler, bu da soğutucu akışının termostatik kafalar tarafından otomatik olarak düzenlenmesinde hafif bir gecikmeye neden olur.

Yukarıdakilerin tümü basit bir sonuca götürür.

Radyatörün hangi malzemeden yapıldığı önemli değil, asıl olan güç açısından doğru seçilmesi ve kullanıcıya her açıdan uygun olmasıdır. Genel olarak, karşılaştırma için, belirli bir cihazın çalışmasının tüm nüanslarını ve hangisinin kurulabileceğini bilmek zarar vermez.

Termal güç hesaplaması

Alan ısıtmayı organize etmek için her biri için gerekli gücü bilmek ve ardından radyatörün ısı transferini hesaplamak gerekir. Bir odayı ısıtmak için ısı tüketimi oldukça basit bir şekilde belirlenir. Lokasyona bağlı olarak bir odanın 1 m3 ısıtılması için ısı değeri alınır, binanın güney tarafı için 35 W/m3 ve kuzey için 40 W/m3'tür. Odanın gerçek hacmi bu değer ile çarpılır ve gerekli gücü elde ederiz.

Dikkat! Gerekli gücü hesaplamak için yukarıdaki yöntem büyütülmüş bir yöntemdir, sonuçları yalnızca bir kılavuz olarak dikkate alınır. Alüminyum veya bimetal pilleri hesaplamak için üretici belgelerinde belirtilen özelliklerden yola çıkılmalıdır.

Standartlara göre, radyatörün 1 bölümünün gücü orada DT = 70'de verilir. Bu, 1 bölümün belirtilen ısı akışını 105 ºС beslemede ve dönüşte - 70 soğutma suyu sıcaklığında vereceği anlamına gelir. ºС. Bu durumda, iç ortamın hesaplanan sıcaklığının 18 ºС olduğu varsayılır.

Alüminyum veya bimetal pilleri hesaplamak için üretici belgelerinde belirtilen özelliklerden yola çıkılmalıdır. Standartlara göre, radyatörün 1 bölümünün gücü orada DT = 70'de verilir. Bu, 1 bölümün belirtilen ısı akışını 105 ºС beslemede ve dönüşte - 70 soğutma suyu sıcaklığında vereceği anlamına gelir. ºС. Bu durumda iç ortamın tasarım sıcaklığının 18 ºС olduğu varsayılır.

Tablomuza göre, interaks boyutu 500 mm olan bimetalik radyatörün bir bölümünün ısı transferi 204 W'tır, ancak yalnızca 105 ºС besleme borusundaki bir sıcaklıkta. Modern sistemlerde, özellikle bireysel sistemlerde, sırasıyla böyle yüksek bir sıcaklık yoktur ve çıkış gücü düşecektir. Gerçek ısı akışını bulmak için, önce aşağıdaki formülü kullanarak mevcut koşullar için DT parametresini hesaplamanız gerekir:

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

• tsub - tedarik boru hattındaki su sıcaklığı;
• tobr - aynı, dönüş satırında;
• troom, odanın içindeki sıcaklıktır.

Bundan sonra, ısıtma radyatörünün isim plakası ısı transferi, tabloya göre DT değerine bağlı olarak alınan düzeltme faktörü ile çarpılır:

Örneğin, 80 / 60 ºº soğutma sıvısı programı ve 21 ºº oda sıcaklığında, DT parametresi (80 + 60) / 2 - 21 = 49'a eşit olacak ve düzeltme faktörü 0,63 olacaktır. Daha sonra aynı bimetal radyatörün 1 bölümünün ısı akışı 204 x 0,63 = 128,5 W olacaktır. Bu sonuca göre bölüm sayısı seçilir.

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

Bakır alaşımlarındaki safsızlıklar

buradan

Bakırda bulunan (ve elbette onunla etkileşime giren) safsızlıklar üç gruba ayrılır.

Bakır ile oluşan katı çözeltiler

Bu tür kirlilikler arasında alüminyum, antimon, nikel, demir, kalay, çinko vb. bulunur. Bu katkı maddeleri, elektriksel ve termal iletkenliği önemli ölçüde azaltır. Esas olarak iletken elemanların üretimi için kullanılan kaliteler M0 ve M1'dir. Bakır alaşımının bileşiminde antimon varsa, basınçla sıcak çalışması çok daha zordur.

Bakırda çözünmeyen safsızlıklar

Bunlara kurşun, bizmut vb. dahildir. Ana metalin elektrik iletkenliğini etkilemeyen bu tür safsızlıklar, basınçla işlenmesini zorlaştırır.

Bakır ile kırılgan kimyasal bileşikler oluşturan safsızlıklar

Bu grup, baz metalin elektriksel iletkenliğini ve gücünü azaltan kükürt ve oksijeni içerir. Bakır alaşımında kükürt bulunması, kesilerek işlenebilirliğini büyük ölçüde kolaylaştırır.