Медь и алюминий теплопроводность: Теплопроводность меди и ее сплавов – плюсы и минусы

alexxlab

Содержание

Теплопроводность металлов и сплавов: от чего зависит коэффициент, указываемый в таблицах

Количество переносимого тепла Q называется тепловым потоком; эту величину обычно относят к единице времени — часу. Тепловой поток, отнесенный к единице поверхности, называется удельным тепловым потоком, плотностью теплового потока, или тепловой нагрузкой поверхности нагрева q.

 Величины Q, а также q являются вектором, за положительное направление которого принимают направление по нормали к изотермической поверхности в сторону уменьшения температуры, т. е. противоположно направлению вектора температурного градиента.

Связь между количеством тепла dQ, проходящим через элементарную площадку dF, лежащую на изотермической поверхности, в единицу времени, и температурным градиентом установил Фурье:

(1)

Удельный тепловой поток определяется соотношением:

(2)

Знак минус в правой части уравнений (1) и (2) указывает на то, что тепловой поток и температурный градиент, как векторы, имеют противоположные направления. Множитель пропорциональности λ называется

коэффициентом теплопроводности. Коэффициент λ является физическим параметром вещества и характеризует способность его проводить тепло.

 Из уравнения (2) следует, что коэффициент теплопроводности λ имеет размерность:

(3)

Следовательно, величина коэффициента теплопроводности определяет собой количество тепла, которое проходит в единицу времени через единицу изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.

В общем случае коэффициент теплопроводности имеет различные значения для различных веществ. Для данного вещества коэффициент теплопроводности зависит от его физических характеристик, температуры, давления, влажности и структуры.

Для веществ, имеющих практическое применение, не удалось установить аналитическую зависимость коэффициента теплопроводности от физических характеристик вещества. При инженерных расчетах значения коэффициента теплопроводности выбираются из справочных таблиц, составленных по опытным данным.

На рисунке показаны пределы изменения коэффициента теплопроводности различных веществ.

Порядок величин коэффициента теплопроводности для различных веществ

Опыт показывает, что для материала определенной структуры и влажности, находящегося при атмосферном давлении, коэффициент теплопроводности зависит от температуры. Для многих материалов с достаточной для практики точностью зависимость коэффициента теплопроводности от температуры можно принять линейной:

(4)

где λо — значение коэффициента теплопроводности при температуре  t0;

b — постоянная, определяемая опытным путем.

Значения коэффициента теплопроводности газов находятся в пределах от 0,004 до 0,4 Вт×м-1×K-1. С повышением температуры коэффициент теплопроводности идеальных газов увеличивается, а от изменения давления практически не зависит.

Исключение составляют очень низкие (20 мм рт. ст.) и очень высокие (>2000 атм) давления. Наибольшие значения коэффициента теплопроводности у гелия и водорода (в 5 — 10 раз больше, чем у других газов).

Это объясняется большой скоростью движения молекул гелия и водорода между очередными соударениями.

Коэффициент теплопроводности водяного пара и других реальных газов, существенно отличающихся от идеальных, заметно зависит от давления.

Для газовых смесей коэффициент теплопроводности необходимо определять опытным путем, так как закон аддитивности для коэффициента λ неприменим.

Коэффициент теплопроводности капельных жидкостей лежит примерно в пределах от 0,07 до 0,5 Вт×м-1×K-1. С повышением температуры для большинства жидкостей коэффициент λ убывает, исключение составляют вода и глицерин. При увеличении давления коэффициент теплопроводности жидкостей возрастает.

Коэффициент теплопроводности металлов лежит в пределах от 1,72 до 310 Вт×м-2. Наиболее теплопроводным металлом является серебро (λ = 310), затем красная медь (λ = 292), золото (λ = 224), алюминий (λ = 155) и т. д. При наличии примесей в металле коэффи-миенттеплопроводности уменьшается.

Так, например, красная медь со следами мышьяка имеет λ = 105 Вт×м-1×K-1. Для железа с 0,1% углерода λ = 39 Вт×м-1×K-1, с 1,0% углерода λ = 29, с 1,5% углерода λ = 27 Вт×м-1×K-1. Для закаленной углеродистой стали коэффициент теплопроводности на 10 — 25% ниже, чем для незакаленной.

При повышении температуры значения коэффициента теплопроводности чистых металлов уменьшаются. Это объясняется тем, что с повышением температуры появляются тепловые неоднородности в металле, вызывающие усиление рассеивания электронов.

В отличие от чистых металлов коэффициент теплопроводности сплавов увеличивается с ростом температуры.

Источник: https://termo-systema.ru/index.php-option%3Dcom_content%26view%3Darticle%26id%3D63-lamda%26catid%3D35-artikle-%26Itemid%3D89.htm

Таблица: коэффициентов теплопроводности металлов, полупроводников и изоляторов

Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10-8σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см)-1. Это соотно­шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло­проводности.

Соотношение kpcp=const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоем­кость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.

Таблица коэффициента теплопроводности металлов

Элементы с металлической электропроводностью.

Металл
Коэффициент теплопроводности металлов (при температуре, °С)
— 100

100
300
700

Алюминий2,452,382,302,260,9
Бериллий4,12,31,71,250,9
Ванадий——0,310,34—
Висмут0,110,080,070,11*0,15*
Вольфрам2,051,901,651,451,2
Гафний——0,220,21—
Железо0,940,760,690,550,34
Золото3,33,13,1——
Индий—0,25———
Иридий1,511,481,43
—		—
Кадмий0,960,920,900,950,44 (400°)*
Калий—0,99—0,42*0,34*
Кальций—0,98———
Кобальт—0,69———
Литий—0,710,73——
Магний1,61,51,51,45—
Медь4,053,853,823,763,50
Молибден1,41,43
—		—1,04 (1000°)
Натрий1,351,350,85*0,76*0,60*
Никель0,970,910,830,640,66
Ниобий0,490,490,510,56—
Олово0,740,640,600,33—
Палладий0,690,670,74——
Платина0,680,690,720,760,84
Рений—0,71———
Родий1,541,52
1,47		——
Ртуть0,330,090.10,115—
Свинец0,370,350,3350,3150,19
Серебро4,224,184,173,62—
Сурьма0,230,180,170,170,21*
Таллий0,410,430,490,25 (400 0)*
Тантал0,540,54———
Титан——0,160,15—
Торий—0,410,390,400,45
Уран—0,240,260,310,40
Хром—0,860,850,800,63
Цинк1,141,131,091,000,56*
Цирконий—0,210,200,19—

* числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе.

Таблица коэффициента теплопроводности полупроводников и изоляторов

Вещество
Коэффициент теплопроводности при температура, °С
— 100

100
500
700

Германий1,050,63———
Графит—0,5—4,00,5—3,00,4-1,70,4-0,9
Йод—0,004———
Углерод—0,0160,0170,0190,023
Селен—0,0024———
Кремний—0,84———
Сера—0,00290,0023——
Теллур—0,015———

Источник: https://Tablici.info/koeffitsient-teploprovodnosti-metallov.html

Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.

Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град). Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС. Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Удельное сопротивление и температурный коэффициент расширения (КТР) металлической проволоки (при 18ºС)

В таблице указаны значения удельного электрического сопротивления и КТР металлической проволоки, выполненной из различных металлов и сплавов.

Материал проволоки: алюминий, вольфрам, железо, золото, латунь, манганин, медь, никель, константан, нихром, олово, платина, свинец, серебро, цинк.

Как видно из таблицы, нихромовая проволока имеет высокое удельное электрическое сопротивление и успешно применяется в качестве спиралей накаливания нагревательных элементов множества бытовых и промышленных устройств.

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град).

Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС. Размерность теплоемкости кал/(г·град).

Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Плотность сплавов

Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Приведены следующие сплавы: бронза, оловянистая, фосфористая, дюралюминий, инвар, константан, латунь, магналиум, манганин, монель — металл, платино — иридиевый сплав, сплав Вуда, сталь катаная, литая.

ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны! Плотность сплавов в таблице указана в степени 10-3. Не забудьте умножить на 1000! Например, плотность катанной стали изменяется в пределах от 7850 до 8000 кг/м3.

Источники:

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/teploprovodnost-metallov-teploemkost-i-plotnost-splavov

Теплопроводность металлов и сплавов

Теплопроводность изменяется в диапазоне: . Самая большая теплопроводность у серебра, а наименьшая у висмута. С увеличение температуры теплопроводность металлов и сплавов уменьшается.

Общая зависимость значений коэффициентов теплопроводности веществ, приведена на Рис. 9.2.

Рис. 9.2 Значения коэффициентов теплопроводности веществ

Уравнение Фурье-Кирхгофа устанавливает связь между временными и пространственными изменениями температуры в любой точке тела. Схема площади поверхности тела, воспринимаемая тепловой поток и принятая система координат приведены на Рис. 9.3.

Рис. 9.3 Тело и принятая система координат

При постоянной теплопроводности уравнение упрощается:

где — коэффициент температуропроводности, м2/с.

Физический смысл этого коэффициента означает что тела, имеющие большую температуропроводность, нагреваются (охлаждаются) более быстрее по сравнению с телами, имеющими меньшую температуропроводность.

Дифференциальное уравнение описывает множество явлений теплопроводности. Чтобы из бесчисленного количества этих явлений выделить одно и дать его полное математическое описание, к дифференциальному уравнению теплопроводности необходимо добавить условия однозначности, которые содержат геометрические, физические, временные и граничные условия.

  • Геометрические условия определяют форму и размеры тела, в котором протекает изучаемый процесс.
  • Физические условия задаются теплофизическим параметрами λ, сv, и распределением внутренних источников теплоты.
  • Временные (начальные) условия содержат распределение температуры тела и его параметров в начальный момент времени.

Граничные условия определяют особенности протекания процесса на поверхности тела. Граничные условия могут быть заданы несколькими способами.

Граничные условия I рода.В этом случае задается распределение температуры на поверхности тела для каждого момента времени: .

— температура поверхности тела; координаты поверхности тела; — время.

Граничные условия II рода. В этом случае заданной является величина плотности теплового потока для каждой точки поверхности тела в любой момент времени: .

Граничные условия III рода. В этом случае задается температура среды и условия теплообмена этой среды с поверхностью тела.

Для описания интенсивности теплообмена между поверхностью тела и средой используется гипотеза Ньютона — Рихмана, согласно которой:

. Здесь — коэффициент теплоотдачи Вт/(м2 К).

С учетом этого Граничные условия III рода запишется в виде:

Граничные условия IV рода формируются на основании равенства тепловых потоков, проходящих через поверхность соприкосновения тел:

  1. При совершенном тепловом контакте оба тела на поверхности соприкосновения имеют одинаковую температуру.
  2. Дифференциальное уравнение теплопроводности совместно с условиями однозначности дает полную математическую формулировку конкретной задачи теплопроводности, решение которой, может быть выполнено аналитически, численным или экспериментальным (подобий и аналогий) методами.
  3. Стационарная теплопроводность через однослойную плоскую стенку при граничных условиях I рода
  4. При стационарном режиме температурное поле не зависит от времени, соответственно дифференциальное уравнение теплопроводности примет вид:

Рис.9.4 Схема однослойной плоской стенки (теплопроводность)

Для случая неограниченной плоской стенки Рис.9.4, при граничных условиях 1-го рода, дифференциальное уравнение теплопроводности запишется в виде: . Считая, что внутренний источник теплоты , для конечных размеров стенки уравнение примет вид:

где q – плотность теплового потока, [Вт/м2];

l — коэффициент теплопроводности вещества ; l/d — тепловая проводимость. d/l =R – термическое сопротивление (м·К)/Вт.

Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку.

1). Однородная цилиндрическая стенка.

Рассмотрим однородный однослойный цилиндр длиной l, внутренним диаметром d1и внешним диаметром d2 Рис.9.5.

Рис.9.5 Схема однослойной цилиндрической стенки

Температуры поверхностей стенки –tст1 и tст2.

  • Уравнение теплопроводности по закону Фурье в цилиндрических координатах: Q = — λ·2·π·r ·l· ∂t / ∂r или Q = 2·π·λ·l·Δt/ln(d2/d1), где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор; λ – κоэффициент теплопроводности стенки.
  • Для цилиндрических поверхностей вводят понятия тепловой поток единицы длины l цилиндрической поверхности (линейная плотность теплового потока), для которой расчетные формулы будут: ql = Q/l =2·π·λ·Δt /ln(d2/d1), [Вт/м].
  • Температура тела внутри стенки с координатой dх:
  • tx = tст1 – (tст1 – tст2) ln(dx/d1) / ln(d2/d1).

Допустим, цилиндрическая стенка состоит из трех плотно прилегающих слоев Рис.9.6 —многослойная цилиндрическая стенка.

Рис.9.6 Схема многослойной цилиндрической стенки

  1. Температура внутренней поверхности стенки – tст1, температура наружной поверхности стенки –tст2, коэффициенты теплопроводности слоев -λ1, λ2, λ3, диаметры слоев d1, d2, d3, d4. Тепловые потоки для слоев будут:
  2. 1-й слой Q = 2·π· λ1·l·(tст1 – tсл1)/ ln(d2/d1),
  3. 2-й слой Q = 2·π·λ2·l·(tсл1 – tсл2)/ ln(d3/d2),
  4. 3-й слой Q = 2·π·λ3·l·(tсл2 – tст2)/ ln(d4/d3),
  5. Решая полученные уравнения, получаем для теплового потока через многослойную стенку:
  6. Q = 2·π·l·(tст1 – tст2) / [ln(d2/d1)/λ1 + ln(d3/d2)/λ2 + ln(d4/d3)/λ3].
  7. Для линейной плотности теплового потока имеем:
  8. ql = Q/l = 2·π· (t1 – t2) / [ln(d2/d1)/λ1 + ln(d3/d2)/λ2 + ln(d4/d3)/λ3].
  9. Температуру между слоями находим из следующих уравнений:

tсл1 = tст1 – ql·ln(d2/d1) / 2·π·λ1. tсл2 = tсл1 – ql·ln(d3/d2) / 2·π·λ2.

Однородный полый шар Рис.9.7.

Рис.9.7 Однородная шаровая стенки

  • Внутренний диаметр d1, внешний диаметр d2, температура внутренней поверхности стенки – tст1, температура наружной поверхности стенки –tст2, коэффициент теплопроводности стенки -λ. Уравнение теплопроводности по закону Фурье в сферических координатах: Q = — λ·4·π·r2 ∂t / ∂r или
  • Q =4·π·λ·Δt/(1/r2 — 1/r1) =2·π·λ·Δt/(1/d1 — 1/d2) =
  • = 2·π·λ·d1·d2·Δt /(d2 — d1) = π·λ·d1·d2·Δt / δ,
  • где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор; δ –толщина стенки.

Нестационарная теплопроводность характеризуется изменением температурного поля во времени и связана с изменением энтальпии тела при его нагреве или охлаждении. Безразмерная температура тела Θ определяется с помощью числа Био и Фурье и безразмерной координаты, обозначаемой для пластины , а для цилиндра .

Для дальнейшего рассмотрения вопроса примем, что охлаждение (нагревание) тел происходит в среде с постоянной температурой , при постоянном коэффициенте теплоотдачи . — теплопроводность и температуропроводность материала тела, — характерный размер тела, для пластины , для цилиндра , — соответственно текущие координаты.Рассмотрим тела с одномерным температурным полем на примере пластины толщиной 2δ. Безразмерная температура пластины:

Здесь T – температура в пластине для момента времени t в точке с координатой x; T0 – температура пластины в начальный момент времени.

температура в середине толщины пластины (X=0):

температура внутри пластины на расстоянии х от ее средней плоскости:

Соответствующие значения P, N, μ1 μ12 – определяются как f(Bi) по справочным таблицам и графикам. Аналогичные операции выполняются и для цилиндра. Схема нестационарной теплопроводности тел конечных размеров Рис. 9.8.

Рис.9.8 Схема нестационарной теплопроводности тел конечных размеров

Температура в телах конечных размеров определяется на основе теоремы о перемножении решений: безразмерная температура тела конечных размеров при нагревании (охлаждении) равна произведению безразмерных температур тел с бесконечным размером, при пересечении которых образовано данное конечное тело. Соответственно для параллелепипеда, образованного пересечением плоских пластин безразмерная температура определится как: .

Значения средних температур входящих в выражения определяются по вышеизложенной методике для каждой стороны, образованной бесконечной пластины с учетом места расположения интересующей нас точки в параллелепипеде.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_3650_teploprovodnost-metallov-i-splavov.html

Самый нетеплопроводный металл – Таблица теплопроводности металлов — Теплоизоляция сооружений

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс.

Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции.

Теплопроводность металлов – один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача.

В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики.

Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве.

Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов.

Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С
– 100 0 100 300 700
Алюминий 2,45 2,38 2,30 2,26 0,9
Бериллий 4,1 2,3 1,7 1,25 0,9
Ванадий — — 0,31 0,34 —
Висмут 0,11 0,08 0,07 0,11 0,15
Вольфрам 2,05 1,90 1,65 1,45 1,2
Гафний —  — 0,22 0,21 —
Железо 0,94 0,76 0,69 0,55 0,34
Золото 3,3 3,1 3,1 — —
Индий — 0,25 — — —
Иридий 1,51 1,48 1,43 — —
Кадмий 0,96 0,92 0,90 0,95 0,44 (400°)
Калий — 0,99 — 0,42 0,34
Кальций — 0,98 — — —
Кобальт — 0,69 — — —
Литий — 0,71 0,73 — —
Магний 1,6 1,5 1,5 1,45 —
 Медь 4,05 3,85 3,82 3,76 3,50
Молибден 1,4 1,43 —  — 1,04 (1000°)
Натрий 1,35 1,35 0,85 0,76 0,60
Никель 0,97 0,91 0,83 0,64 0,66
Ниобий 0,49 0,49 0,51 0,56 —
Олово 0,74 0,64 0,60 0,33 —
Палладий 0,69 0,67 0,74 — —
Платина 0,68 0,69 0,72 0,76 0,84
Рений — 0,71 — — —
Родий 1,54 1,52 1,47 — —
Ртуть 0,33 0,09 0.1 0,115 —
Свинец 0,37 0,35 0,335 0,315 0,19
Серебро 4,22 4,18 4,17 3,62 —
Сурьма 0,23 0,18 0,17 0,17 0,21
Таллий 0,41 0,43 0,49 0,25 (400 0)
Тантал 0,54 0,54 — — —
Титан — — 0,16 0,15 —
Торий — 0,41 0,39 0,40 0,45
Уран — 0,24 0,26 0,31 0,40
Хром — 0,86 0,85 0,80 0,63
Цинк 1,14 1,13 1,09 1,00 0,56
Цирконий — 0,21 0,20 0,19 —

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

  • вида металла;
  • химического состава;
  • пористости;
  • размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями.

Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину.

Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град.

Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры.

Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град.

Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град.

А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий.

Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения.

Примером использования свойств металлических изделий является:

  • кухонная посуда с различными свойствами;
  • оборудование для пайки труб;
  • утюги;
  • подшипники качения и скольжения;
  • сантехническое оборудование для подогрева воды;
  • приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия.

В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации.

Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Источник: https://ecoteploiso.ru/raznoe-2/samyj-neteploprovodnyj-metall-tablica-teploprovodnosti-metallov.html

Введение

Перейти к загрузке файла

Определение коэффициента теплопроводности металлов играет важную роль в некоторых областях, например в металлургии, радиотехнике, машиностроении, строительстве. В настоящее время существует множество различных методов, с помощью которых можно определить коэффициент теплопроводности металлов.
  • Данная работа посвящена изучению основного свойства металлов — теплопроводности, а также изучению методов исследования теплопроводности.
  • Объектом исследования является теплопроводность металлов, а так же различные методы лабораторных исследований.
  • Предмет исследования — коэффициенты теплопроводности металлов.
  • Планируемый результат — постановка лабораторной работы «Определение коэффициента теплопроводности металлов» на основе калориметрического метода.
  • Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
  • — изучение теории теплопроводности металлов;
  • — изучение методов определения коэффициента теплопроводности;
  • — подбор лабораторного оборудования;
  • — экспериментальное определение коэффициента теплопроводности металлов;
  • — постановка лабораторной работы «Определение коэффициента теплопроводности металлов».
  • Работа состоит из трёх глав, в которых раскрыты поставленные задачи.

Закон Фурье

Теплопроводность — это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).[9] Теплопроводность определяется тепловым движением микрочастиц тела. Основным законом передачи тепла теплопроводностью является закон Фурье. Согласно этому закону количество тепла dQ, передаваемое посредством теплопроводности через элемент поверхности dF, перпендикулярный тепловому потоку, за время dф прямо пропорционально температурному градиенту , поверхности dF и времени dф. [8]

(1)

Коэффициент пропорциональности л называется коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности — теплофизическая характеристика вещества, характеризует способность вещества проводить теплоту.

Знак минус в формуле (1) указывает на то, что теплота передается в направлении уменьшения температуры. 

Количество теплоты, прошедшее в единицу времени через единицу изотермической поверхности, называется тепловым потоком:

Закон Фурье применим для описания теплопроводности газов, жидкостей и твердых тел, различие будет только в коэффициентах теплопроводности.[8]

Коэффициент теплопроводности металлов и его зависимость от параметров состояния вещества

Коэффициент теплопроводности — теплофизическая характеристика вещества, характеризует способность вещества проводить теплоту.

Коэффициент теплопроводности — количество теплоты, проходящее в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярно grad t.

Для различных веществ коэффициент теплопроводности различен и зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры. Эти обстоятельства должны учитываться при использовании справочных таблиц.

Наибольшее значение имеет коэффициент теплопроводности металлов, для которых . Наиболее теплопроводным металлом является серебро , затем идут чистая медь , золото , алюминий и т.д. Для большинства металлов рост температуры приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности. Эта зависимость может быть приближенно аппроксимирована уравнением прямой линии

(3)

здесь л, л0 — соответственно коэффициенты теплопроводности при данной температуре t и при 00C, в — температурный коэффициент. Коэффициент теплопроводности металлов очень чувствителен к примесям.

Например, при появлении в меди даже следов мышьяка её коэффициент теплопроводности снижается с 395 до 142; для стали при 0,1 % углерода л = 52 , при 1,0 % — л = 40 , при 1,5 % углерода л=36 .

На коэффициент теплопроводности влияет и термическая обработка. Так, у закаленной углеродистой стали л на 10 — 25% ниже, чем у мягкой. По этим причинам коэффициенты теплопроводности торговых образцов металла при одинаковых температурах могут существенно различаться.

Следует отметить, что для сплавов, в отличие от чистых металлов, характерно увеличение коэффициента теплопроводности с ростом температуры.

К сожалению, установить какие — либо общие количественные закономерности, которым подчиняется коэффициент теплопроводности сплавов, пока не удалось.

Величина коэффициента теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов — диэлектриков во много раз меньше, чем у металлов и составляет 0,02 — 3,0 .

Для подавляющего большинства из них (исключение составляет магнезитовый кирпич) с ростом температуры коэффициент теплопроводности возрастает.

При этом можно пользоваться уравнением (3), имея ввиду, что для твердых тел — диэлектриков в>0.

Многие строительные и теплоизоляционные материалы имеют пористое строение (кирпич, бетон, асбест, шлак и др.). Для них и порошкообразных материалов коэффициент теплопроводности существенно зависит от объемной плотности.

Это обусловлено тем, что с ростом пористости, большая часть объема заполняется воздухом, коэффициент теплопроводности которого очень низок. Вместе с тем, чем выше пористость, тем ниже объемная плотность материала.

Таким образом, уменьшение объемной плотности материала, при прочих равных условиях, приводит к уменьшению л.

Например, для асбеста уменьшение объемной плотности с 800 кг/м, до 400 кг/м, приводит к уменьшению с 0,248 до 0,105 . Очень велико влияние влажности. Например, для сухого кирпича л = 0,35, для жидкости 0,6, а для влажного кирпича л=1,0 .

На эти явления надо обращать внимание при определении и технических расчетах теплопроводности. Коэффициент теплопроводности капельных жидкостей лежит в пределах 0,08 — 0,7 . При этом, для подавляющего большинства жидкостей с повышением температуры коэффициент теплопроводности убывает. Исключение составляют вода и глицерин.

Коэффициент теплопроводности газов еще ниже  .

Коэффициент теплопроводности газов растет с повышением температуры. В пределах от 20 мм.рт.ст. до 2000 ат (бар), т.е. в области, которая наиболее часто встречается на практике, л от давления не зависит.

Следует иметь в виду, что для смеси газов (дымовые газы, атмосфера термических печей и т.п.) расчетным путем определить коэффициент теплопроводности невозможно.

Поэтому при отсутствии справочных данных достоверная величина л может быть найдена лишь опытным путем.

При значении л 

Для решения задач теплопроводности необходимо располагать сведениями о некоторых макроскопических свойствах (теплофизических параметрах) вещества: коэффициенте теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости. [5]

Объяснение теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов очень велика. Она не сводится к теплопроводности решетки, следовательно, здесь должен действовать ещё один механизм передачи тепла.

Оказывается, что в чистых металлах теплопроводность осуществляется практически полностью за счет электронного газа, и лишь в сильно загрязненных металлах и сплавах, где проводимость мала, вклад теплопроводности решетки оказывается существенным. [4.c 524]

Численную характеристику теплопроводности материала можно определить количеством теплоты, проходящей сквозь материал определённой толщины за определённое время. Численная характеристика важна при расчете теплопроводности различных профильных изделий.

Коэффициенты теплопроводности различных металлов

Материал Коэффициент теплопроводности,
Серебро 430
Медь 382-390
Золото 320
Алюминий 202-236
Латунь 97-111
Железо 92
Олово 67
Сталь 47

Источник: https://studbooks.net/1926223/matematika_himiya_fizika/teploprovodnost_metallov

Теплопроводность алюминиевых сплавов

+7 (495) 662 40 25 Заказать звонок
  • О нас
  • Каталог
    • Алюминиевый прокат
    • Медный прокат
    • Кабельно-проводниковая продукция
    • Электротехническая продукция CHINT
  • Акции
  • Калькулятор
  • Услуги
  • Доставка
  • Контакты
Категории
Алюминиевый прокат
  • Алюминиевая лента
  • Алюминиевая плита
  • Алюминиевая проволока
  • Алюминиевая чушка
  • Алюминиевые листы
  • Алюминиевые рифленые листы
  • Алюминиевые трубы
    • Круглая алюминиевая труба
    • Профильная алюминиевая труба
  • Алюминиевые шины
    • Алюминиевая шина АД 31
    • Алюминиевая шина АД 31Т
    • Алюминиевая шина АД0
  • Алюминиевый уголок
  • Алюминиевый швеллер
  • Алюминиевый шестигранник
  • Квинтет алюминиевый лист
  • Лист алюминиевый гладкий
  • Перфорированный алюминиевый лист
  • Пруток алюминиевый (круг)
Еще
Медный прокат
  • Медный пруток (круг)
    • Медный пруток (Россия)
    • Медный пруток (импорт)
  • Медные трубы
    • Медные кондиционерные трубы
    • Медная труба общего назначения
  • Медные листы
    • Медный лист твердый
    • Медный лист мягкий
    • Медные плиты
  • Медные шины
    • Гибкая медная шина
    • Круглая медная шина
    • Медная электротехническая шина М1Т / М1М (Россия)
    • Электротехническая медная шина М1М / М1Т (Импорт)
  • Медные ленты
    • Медная лента (импорт)
    • Медная лента (Россия)
  • Медный шестигранник
  • Медные чушки
  • Бронзовый прокат
Еще
Кабельно-проводниковая продукция
  • Аксессуары и оборудование для КПП
  • Антивибрационные кабели
  • Кабели высоковольтные малой мощности
  • Кабели городские телефонные
  • Кабели для аэродромных огней
  • Кабели для внутренней прокладки
  • Кабели для промышленной автоматизации и систем управления
  • Кабели для промышленных сетей
  • Кабели для сигнализации и блокировки
  • Кабели и провода геофизические
  • Кабели и провода для медицинского оборудования
  • Кабели и провода для подвижного состава
  • Кабели и провода монтажные
  • Кабели и провода связи станционные
  • Кабели и провода термостойкие
  • Кабели информационные (для локальных сетей)
  • Кабели коаксиальные
  • Кабели контрольные
  • Кабели магистральные
  • Кабели местной связи высокочастотные
  • Кабели нагревательные и провода термопарные
  • Кабели нефтепогружные
  • Кабели проводного вещания
  • Кабели радиочастотные
  • Кабели связи телефонные шахтные
  • Кабели силовые
    • Кабели силовые с бумажной изоляцией
    • Кабели силовые с пластмассовой изоляцией
    • Кабели силовые с резиновой изоляцией
  • Кабели судовые
  • Кабели универсальные
  • Кабели управления
  • Кабели шахтные и экскаваторные
  • Кабель ВВГнг(А)—LS
  • Кабель для систем пожарной и охранной сигнализации
  • Оптический, оптоволоконный кабель
    • Оптический кабель Fortex DT
  • Пневмокабель
  • Провод ПВС
  • Провод ПуВ
  • Провод СИП
  • Провода для распределительных шкафов
  • Провода и кабели бортовые
  • Провода межприборного соединения, подачи и распределения
  • Провода обмоточные
  • Радиочастотный кабель
  • Силовые кабели АСБл
  • Термоустойчивые провода
  • Шнуры связи
  • Электроизоляция и арматура для ВЛЭП
Еще
Электротехническая продукция CHINT
  • Модульное оборудование Chint
    • Автоматические выключатели CHINT
    • Выключатели нагрузки Chint
    • Дифференциальные автоматы, устройства защитного отключения CHINT
    • Импульсное реле CHINT

Теплоотдача диро алюминия и меди. Блог › Что лучше медь или алюминий

Представлены таблицы теплофизических свойств серебра Ag в зависимости от температуры (в интервале от -223 до 1327°С). В таблицах даны такие свойства, как плотность ρ , удельная теплоемкость серебра С р , теплопроводность λ , удельное электрическое сопротивление ρ и температуропроводность а .

Надежность вспомогательных материалов должна быть такой же низкой, как и основной материал. С точки зрения взлома можно установить ограниченное количество воды. Конструкция химического состава также важна для материалов, работающих при повышенных температурах.

Обычно выбираются сварочные свойства сварного шва. Дополнительные материалы поставляются в виде бусин, труб, лент, электродов и тому подобного. Ввиду высоких требований к качеству сварных соединений с соседними материалами их свойства классифицируются в соответствующих стандартах и ​​требуются с соответствующей аттестацией. Поэтому изготовители гарантируют требуемые свойства, но необходимо соблюдать все меры предосторожности для рекомендуемого хранения и использования вспомогательных материалов.

Серебро довольно тяжелый металл — его плотность при комнатной температуре имеет значение 10493 кг/м 3 . При нагревании серебра его плотность уменьшается, поскольку этот металл расширяется, и его объем увеличивается. При температуре 962°С серебро начинает плавиться. Плотность жидкого серебра при температуре плавления составляет величину 9320 кг/м 3 .

Территория, подверженная воздействию тепла

В случае термически необработанных и холоднообразованных материалов происходит изменение рекристаллизации и рекуперации тепла во время затирания. Кроме того, также может быть сформирована грубая структура зерен. Таким образом, состояние отпугивания наименее подвержено урожаю.

Термически обработанные сплавы в основном сохраняют свою прочность путем распыления или растворения осажденных фаз. Чувствительность отверждающего материала значительно влияет на степень потери прочности. После сбора урожая большинству материалов невозможно поддерживать скорость охлаждения, которая необходима для создания подходящих условий старения, так что прочность необработанного основного материала больше не может быть достигнута.

Серебро имеет относительно не высокую величину теплоемкости по сравнению с . Например, теплоемкость равна 904 Дж/(кг·град),

Сравните следующие вещества: а) медь и алюминий;

1. Сравните следующие вещества: а) медь и алюминий; б) уксусную кислоту и этиловый спирт.

а)

Свойства вещества Медь Алюминий
Агрегатное состояние Твердое тело Твердое тело
Цвет Золотисто-розовый Серебристо-белый
Запах Без запаха Без запаха
Пластичность Пластичный Пластичный
Растворимость в воде Не растворим Не растворим
Температура плавления 1083°C 660°C
Температура кипения 2567°C 2519°C
Плотность 8,92 г/см3 2,7 г/см3
Теплопроводность Отличная теплопроводность Отличная теплопроводность
Электропроводность Отличный проводник Отличный проводник

б)

Свойства вещества Уксусная кислота Этиловый спирт
Агрегатное состояние Жидкость Жидкость
Цвет Бесцветный Бесцветный
Запах Характерный запах Характерный запах
Вкус Кислый Жгучий вкус
Растворимость в воде Растворим Растворим
Температура плавления 16,75°C -114,3°C
Температура кипения 118,1°C 78,4°C
Плотность 1,05 г/см3 0,79 г/см3

преимущества медных теплообменников / Статьи и обзоры / Элек.ру

Одним из важнейших узлов любого отопительного котла является первичный теплообменник, в котором тепловая энергия от горячих продуктов сгорания топлива передаётся теплоносителю. Именно от характеристик этого компонента во многом зависят эксплуатационные характеристики оборудования: его КПД и экономичность, срок службы и стоимость. В условиях ожесточённой конкуренции между производителями все узлы бытовых котлов имеют тенденцию к упрощению конструкции и удешевлению. Вместе с тем существует стабильный спрос на газовые премиальные котлы с медным теплообменником. Почему потребители выбирают их, несмотря на высокую цену, и в чём преимущества меди как конструкционного материала?

Металл металлу рознь

Материал, из которого сделан теплообменник, является тем посредником, который передаёт тепловую энергию от продуктов сгорания теплоносителю. В процессе эксплуатации котла он в течение многих месяцев отопительного периода должен без снижения прочностных характеристик выдерживать высокие температуры (до 400–600 oС). Также материал теплообменника контактирует с двумя средами — раскалёнными дымовыми газами и теплоносителем (как правило, водой). Поэтому к материалу предъявляются весьма жёсткие требования, которым отвечает узкий перечень металлов и сплавов.

В настоящее время для изготовления бытовых газовых котлов применяются три материала: сталь, чугун и медь. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны.

Самый распространённый и бюджетный вариант — это стальные теплообменники. Сталь обладает редким сочетанием высокой пластичности и прочности даже при воздействии высоких температур и механических нагрузок. Эта характеристика материала теплообменника особо важна, когда он подвергается тепловому воздействию. В зоне высоких температур в металле образуются тепловые напряжения, и только пластичность не даёт появиться трещинам.

Но у стальных теплообменников есть и серьёзные недостатки: они подвержены коррозии, причём как со стороны дымогарных труб, так и со стороны теплоносителя. Чтобы увеличить срок службы, производители увеличивают толщину стенки теплообменника, что снижает КПД и повышает расход топлива.

Чугун гораздо медленнее стали подвергается коррозии при соприкосновении с химически активными средами. Но из-за сниженной пластичности при использовании этого металла предъявляются жёсткие требования к режимам эксплуатации газового оборудования. Резкие перепады температур могут вызвать появление трещин.

Так, например, для разных моделей с чугунным теплообменником разность температур теплоносителя в подающей и обратной линиях отопительного контура не может превышать 20–45 oС. Чтобы этого достичь, используют сложные системы подмеса горячего теплоносителя. Также это накладывает жёсткие ограничения на стабильность работы циркуляционного насоса.

Ещё один традиционный материал для теплообменников котельного оборудования — это медь. Она имеет уникальное сочетание физико-химических свойств, что делает её почти идеальным материалом для этих целей. Прежде всего медь выделяется исключительно высокой теплопроводностью — 385 Вт/м*К (выше только у серебра). Для сравнения: теплопроводность чугуна составляет 50–60 Вт/м*К, а стали — от 47 Вт/м*К и ниже (в зависимости от температуры и марки стали).

Также весьма ценна высокая устойчивость меди к коррозии. В процессе эксплуатации медного теплообменника на поверхности металла появляется тонкая, но плотная плёнка оксида, которая защищает нижележащие слои от коррозии.

Ещё одно важное свойство меди — очень низкий коэффициент шероховатости, который в 133 раза ниже, чем у стали. Это имеет два следствия: низкое гидродинамическое сопротивление медных труб и существенно меньшую скорость зарастания сажей и загрязнениями.

Среди недостатков этого металла выделяется один — высокая цена. Чистая медь до 15–20 раз дороже стальных сплавов, используемых для теплообменников, что автоматически относит котлы с применением большого количества меди к высокому ценовому сегменту.

Теплообменники с оребрением и их проблемы

Выбор материала для первичного теплообменника во многом определяет его конструкцию. В частности, низкую теплопроводность стали и чугуна разработчики отопительного оборудования компенсируют увеличением поверхности теплообмена. Именно эта идея легла в основу самых распространённых в бытовых котлах трубчатых теплообменников с оребрением. На изогнутой (S-образной) трубе вертикальными рядами установлено множество пластин. Такой теплообменник располагается в верхней части камеры сгорания. Через узкие просветы между пластинами снизу вверх проходят дымовые газы, отдавая энергию теплоносителю.

Помимо стали, для изготовления таких теплообменников изредка используют медь. В двухконтурных котлах некоторых производителей, до сих пор применяется битермические теплообменники: во внешней медной трубе с оребрением циркулирует теплоноситель, а внутренняя труба служит для нагрева воды для ГВС.

Для повышения мощности и КПД в теплообменниках такого типа просвет между пластинами оребрения может составлять всего 1,5–2,5 мм. Это существенно увеличивает скорость засорения просвета сажей и копотью (продуктами сгорания природного газа), что препятствует полному сгоранию газа и приводит к увеличению расхода топлива.

Малое внутреннее сечение труб также повышает чувствительность этого узла к накоплению известковых отложений в просвете. Отложение солей жёсткости и грязи внутри теплообменника значительно снижает теплообмен из-за уменьшения теплопроводности стенок и нарушения циркуляции теплоносителя.

Подсчитано, что всего 1 мм известкового осадка на стенках теплообменника уменьшает производительность котла в среднем на 5 %. Но что гораздо опаснее, минеральные отложения нарушают процесс охлаждения тонких стенок теплообменника, которые из-за этого могут прогореть.

В результате котлы с данным типом нуждаются в более частом и трудоёмком сервисном обслуживании: очистке камеры сгорания и промывке от накипи.

Медный теплообменник: традиции и технологии

Использование меди с её экстраординарной теплопроводностью позволяет отказаться от схемы теплообменника в виде оребрённой трубы в пользу более простой и надёжной конструкции. Её принцип позаимствован у традиционного самовара, у которого дымогарная труба проходит через ёмкость для воды.

«С 1948 года, когда изобретатель Морис Фриске выпустил первый французский газовый котёл HYDROMOTRIX, медный трубчатый теплообменник стал визитной карточкой продукции нашей компании, — рассказывает Роман Гладких, технический директор FRISQUET, лидера французского рынка отопительного оборудования. — Его схема принципиально отличается от столь распространённых трубчатых теплообменников с оребрением. Основой теплообменника является медное котловое тело большой ёмкости, внутри которого проходят трубки для отведения дымовых газов. В них стоят турбуляторы (рассекатели) из нержавеющей стали, которые снижают скорость дымовых газов для повышения теплоотдачи».

В результате получается массивный теплообменник цилиндрической формы, на производство которого расходуется 25 кг чистой меди. Для сравнения: стальные аналоги с оребрением сопоставимой мощности весят до 5 кг. Такой теплообменник работает без температурных шоков в более мягких и щадящих режимах, чем тонкая трубка с оребрением.

Описанная конструкция теплообменника имеет целый ряд важных последствий. Благодаря стойкости к коррозии и пластичности меди срок службы этого узла превышает 20 лет. Диаметр каждой дымогарной трубки составляет 30 мм, что делает их гораздо менее подверженными накоплению копоти. За один отопительный сезон сужение просвета у теплообменников с оребрением может достигать 40 % (против 3% у трубчатых). Основываясь на данных, накопленных в европейских странах за несколько десятилетий эксплуатации медных трубчатых теплообменников, можно сделать вывод, что они имеют в среднем вдвое больший срок службы по сравнению со стальными аналогами с оребрением.

Кроме того, именно медные трубчатые теплообменники позволяют достигать максимального КПД — 95 %, что приводит к значительной экономии энергоресурсов и снижению затрат на эксплуатации котла.

Уникальная конструкция с котловым телом большой ёмкости значительно расширяет функциональность отопительного оборудования. Так, в двухконтурных котлах FRISQUET вторичные теплообменники выполняются в виде медных змеевиков, расположенных внутри котлового тела. В результате все котлы этого производителя в стандартной комплектации позволяют подключать дополнительный бойлер или второй и третий отопительные контуры. Например, один отопительный контур может обеспечивать теплом настенные радиаторы (температура теплоносителя — до + 85 oС), а второй — системы теплых полов (+20–45 °С).

Выбор для потребителя

Наличие в котле медного трубчатого теплообменника является хорошим ориентиром для того, кто ищет надёжное и экономичное решение для своего объекта недвижимости. Однако чтобы сделать ответственный выбор, нужно обращать внимание и на другие нюансы.

Сертификация производителя по стандарту ISO 9001. Для покупателя это означает, что котёл прошёл многоступенчатый контроль качества при производстве.

«На нашем заводе, сертифицированном по стандарту ISO 9001, все этапы, от приёмки компонентов и исходных материалов от сторонних поставщиков до финальной сборки агрегатов, имеют многоступенчатый контроль. Каждая произведённая операция отмечается персональным клеймом того рабочего, который её выполнял, — говорит Роман Гладких (FRISQUET). — После завершения сборки каждый собранный котёл попадает на тестовый стенд, где проходит проверку по 15 параметрам. Кроме того, в сертифицированной лаборатории по стандарту ISO45001, тестируются не только исходные компоненты, но и в непрерывном режиме на специальных стендах ведутся ресурсные испытания оборудования».
  • Наличие в конструкции котла систем безопасности, включая датчики давления теплоносителя, температуры теплоносителя, газа и опрокидывания тяги, а также ионизационного контроля пламени.
  • Наличие интеллектуальных функций — возможность выбора сценариев, программирования и дистанционного контроля работы котла, что существенно повышает экономичность системы отопления и увеличивает её ресурс.
  • Наличие в России сети авторизованных дистрибьюторов, которые смогут установить, произвести пусконаладочные работы и затем осуществлять сервисное обслуживание и гарантийный ремонт котла.

Как мы видим, медь как конструкционный материал для теплообменников котлов имеет множество неоспоримых преимуществ. В таком оборудовании заинтересованы частные и корпоративные потребители, для которых надёжность, низкие эксплуатационные затраты и долгий срок службы котла имеют первостепенное значение.

Удельная теплоемкость сплавов алюминия и сферы применения.

Мягкий металл Меркурия.

Удельная теплоемкость алюминия является одним из основных параметров, определяющих использование металла в технических целях для производства деталей, техники, конструкций.

Физические свойства металла


Алюминий — это химический элемент (атомный № 13) Он принадлежит к группе легких металлов и является распространенным элементом, находящимся в земной коре. Парамагнитный металл обладает серебристо-белым цветом, он очень легко поддается механической обработке, из него удобно отливать изделия.

Металл обладает высокой тепло- и электропроводностью. Он устойчив к воздействию воздуха за счет способности формирования пленок из оксида металла, защищающих поверхность от влияния внешней среды.

Разрушается пленка под воздействием щелочных растворов. Для предотвращения реакции металла с агрессивными жидкостями в сплав добавляют индий, олово или галлий.

Удельная теплота плавления составляет 390 кДж/кг, а испарения – 10,53 МДж/кг. Металл кипит при температуре 2500°C. Градиент плавления зависит от степени очистки материала и составляет соответственно:

  • для технического сырья +658°C;
  • для металла с очисткой высшего класса +660 °C.

Алюминий легко формирует сплавы, среди которых всем известны соединения с медью, магнием, кремнием. В ювелирной отрасли этот металл сочетают с золотом, что придает составу новые физические свойства.

Алюминий легко образует сплавы.

В природе химический элемент образует естественные соединения. Он находится в составе таких минералов, как:

  • нефелин;
  • боксит;
  • корунд;
  • полевой шпат;
  • каолинит;
  • берилл;
  • изумруд;
  • хризоберилл.

В некоторых местах (жерла вулканов) можно обнаружить в незначительных количествах самородный металл.

Сферы применения

Свойство химического элемента № 13 отлично накапливать тепло позволяет его широко использовать в промышленном производстве и теплотехнике.

Алюминиевый радиатор.

Алюминий применяется в качестве сырья для создания строительных конструкций. Он обладает легкостью, прочностью, устойчивость и является привлекательным сырьем для производства оконных конструкций.

Химический элемент образует неядовитые оксиды, что разрешает использование в производстве фольги для нужд пищевой промышленности. Алюминий является сырьем для создания космических ракет и самолетов. Высокий коэффициент отражения определяет его использование в изготовлении зеркал.

Теплопроводность металла и сплавов

Известен факт, что при средних и высоких температурных градиентах теплопроводность алюминия меньше, чем у железа или меди. Показатель теплопроводности алюминия определяет его использование для производства радиаторов.

Алюминий – теплоемкий металл.

При охлаждении металла теплопроводность значительно возрастает по сравнению с медью, для которой при низкой температуре показатель становится ниже.

В процессе переплавки материал изменяет свойства: уменьшается его плотность и теплопроводность. Например, при температурном градиенте +27°C плотность равна 2697 кг/м³, при нагревании до температуры перехода в жидкое состояние она становится равной 2368 кг/м³. Этот факт обусловлен расширением массы при подогреве. Вследствие влияния температуры снижается плотность.

Удельная теплоемкость алюминия равна 904 Дж/кг при комнатной температуре. Этот показатель значительно зависит от температурного градиента, и в сравнении с медью и железом для этого материала он значительно выше.

Теплопроводность сплавов, содержащих химический элемент № 13, увеличивается с ростом температуры. Более низким температурным градиентом обладают литейные составы. Наиболее плотными являются соединения, в составе которых находятся кремний и цинк.

Сплавы, содержащие магний, отличаются легкостью. Соединения, в составе которых находится медь, обладают устойчивостью к коррозии и особой прочностью.

Чем больше весовое количество алюминия в составе соединения, тем выше показатель теплопроводности. Удельная теплоемкость сплавов увеличивается при нагревании.

Медь — теплопроводность

перейти к содержанию Поиск Меню
  • Периодические таблицы
    • Все объекты
    • Атомные числа
    • Атомные массы
    • Атомный радиус
    • Плотности
    • Электронные конфигурации
    • Сродство к электрону
    • Электроотрицательность
    • Энергия ионизации
    • Коэффициент теплопроводности
    • Точки плавления
    • Точки кипения
    • Тепловые мощности
    • Тепло плавления
    • Теплота испарения
    • Коэффициенты теплового расширения
    • Удельное электрическое сопротивление
    • Магнитная восприимчивость
    • Кристаллические структуры
    • Механические свойства
      • Твердость
      • Прочность
      • Модуль упругости
    • Цены на элементы
  • Законы сохранения
    • Закон сохранения материи
    • Закон сохранения энергии
    • Закон сохранения импульса
    • Закон сохранения углового момента
    • Закон сохранения электрического заряда
    • Закон сохранения лептонного числа
    • Закон сохранения барионного числа
    • Закон сохранения изоспина
    • Закон сохранения четности
  • Атомная теория
    • Атомизм
      • Теория Дальтона
      • Сливовый пудинг Модель
      • Модель Резерфорда
      • Bohr Модель
    • Атомов
      • Объем атома
      • Энергия ионизации
      • Масса атомов
      • Единица атомной массы
    • Атомная структура
      • Атомный номер
      • Нейтронное число
      • Массовое число
    • Принцип исключения Паули
    • Электронное облако
    • Химические свойства
    • Атомное ядро
      • Радиус и плотность
      • Строение атомного ядра
      • Нуклид
        • Изотоп
        • Изотон
        • Изобар
        • Изомер
    • Антиатом
  • Ядерная физика
    • Фундаментальная частица
      • Стандартная модель
      • кварков
      • лептонов
        • Лептон число
      • Электронов
      • Нейтрино
      • Фотоны
      • Адроны
      • Барионы
        • Барионное число
      • Протоны
      • Нейтроны
      • Антиматерия
      • Антикварки
      • Позитроны
      • Антинейтрино
      • Антипротоны
      • Изоспин
    • Основные силы
      • Гравитационное взаимодействие
      • Электромагнитное взаимодействие
      • Слабое взаимодействие
      • Сильное взаимодействие
      • Кварки и глюоны
    • Ядерная реакция
      • Q-значение
        • Экзотермическая реакция
        • Эндотермическая реакция
        • Сохранение энергии
        • Кривая привязки
      • Прямая реакция
      • Составное ядро ​​
      • Нейтронная реакция
        • Упругое рассеяние
        • Неупругое рассеяние
        • Поглощение нейтронов
        • Радиационный захват
        • Выброс частиц
        • Эмиссия нейтронов
    • Ядерная энергия
      • Массовый дефект
      • E = mc2 Значение
    • Жидкая капля Модель
    • Формула Вайцзеккера
      • Модель ядерной оболочки
      • Магические числа
    • Ядерный радиус
    • Ядерный разрез
      • Полное сечение
      • Микроскопическое сечение
      • Макроскопическое сечение
      • Плотность атомного числа
    • Ядерное деление
      • Критическая энергия
    • Ядерный синтез
    • Ядерная стабильность
  • Радиоактивность
    • Радиация
      • Альфа-излучение
      • Альфа-частица
      • Бета-излучение
      • Бета-частица
      • Гамма-лучи
      • Рентгеновские снимки
      • Нейтроны
      • Осколки деления
      • Ионизация
    • взаимодействий
      • Взаимодействие альфа-частиц
      • Взаимодействие бета-излучения
      • Взаимодействие гамма-лучей
      • Взаимодействие рентгеновских лучей
      • Взаимодействие нейтронов
      • Позитронные взаимодействия
    • Режим распада
      • Стабильный — Нестабильный

Свойства меди — электрическая и теплопроводность

Два основных свойства меди, которые делают ее незаменимой для человечества, — это ее электрическая и теплопроводность, но уникальная комбинация этих и других свойств делает медь такой универсальной.

Электропроводность

Медь имеет самую высокую проводимость среди всех неблагородных металлов и на 65% выше, чем у алюминия. Это, в сочетании с ее высокой пластичностью, средней прочностью, простотой соединения и хорошей устойчивостью к коррозии, делает медь первым выбором в качестве проводника для электрических применений. такие как кабели, обмотки трансформатора и двигателя, а также шины.

Теплопроводность

Медь хорошо проводит тепло (примерно в 30 раз лучше, чем нержавеющая сталь и 1.В 5 раз лучше алюминия). Это приводит к приложениям, в которых требуется быстрая теплопередача, например, в теплообменниках в установках кондиционирования воздуха, радиаторах транспортных средств, радиаторах компьютеров, термосварочных машинах и телевизорах, а также в качестве компонентов печей с водяным охлаждением.

Коррозионная стойкость

Медь с низкой реакционной способностью. Это означает, что он не подвержен коррозии. Это важно при его использовании для труб, электрических кабелей, кастрюль и радиаторов отопления. Это также означает, что он хорошо подходит для декоративного использования.Украшения, статуи и части зданий могут быть изготовлены из меди, латуни или бронзы и оставаться привлекательными в течение тысяч лет.

Сплавы легко

Медь легко комбинируется с другими металлами для получения сплавов. Первым произведенным сплавом была медь, плавленная с оловом для образования бронзы — открытие настолько важное, что периоды в истории называют бронзовым веком. Намного позже появилась латунь (медь и цинк), а в современную эпоху — медь и никель. Сплавы тверже, прочнее и жестче, чем чистая медь.Их можно сделать еще более твердыми, ударив по ним молотком — процесс, называемый «наклеп».

Легко присоединяется

Медь легко соединяется пайкой, пайкой, болтовым соединением или клеем. В промышленности это очень полезно для прокладки трубопроводов и соединения сборных шин, которые являются жизненно важными элементами систем распределения электроэнергии. В других местах это также важная функция для художников, создающих скульптуры и статуи, а также для ювелиров и других ремесленников.

Пластичный

Медь — пластичный металл.Это означает, что из него легко могут быть сформированы трубы и вытянуты проволоки. Медные трубы легкие, потому что у них могут быть тонкие стенки. Они не подвержены коррозии, и их можно согнуть, чтобы подогнать углы. Трубы можно соединить пайкой, и они безопасны при пожаре, поскольку не горят и не поддерживают горение.

Гигейник

Медь по своей сути гигиенична. Вместе с долговечностью и эстетикой это делает медные сплавы идеальными материалами для поверхностей с сильным касанием в областях, где гигиена является ключевой задачей.

Жесткий

Медь и медные сплавы прочные. Это означает, что они хорошо подходили для использования в качестве инструментов и оружия. Представьте себе радость древнего человека, когда он обнаружил, что его тщательно сформированные наконечники стрел больше не разбиваются при ударе. Свойство вязкости жизненно важно для меди и медных сплавов в современном мире. Они не разбиваются при падении и не становятся хрупкими при охлаждении ниже 0 ° C.

Немагнитный

Медь немагнитна и не искрит.Из-за этого он используется в специальных инструментах и ​​военном оборудовании.

Привлекательный цвет

Медь и ее сплавы, такие как латунь, используются для изготовления ювелирных изделий и украшений. Они имеют привлекательный золотистый цвет, который зависит от содержания меди. Они обладают хорошей устойчивостью к потускнению, что делает их долговечными.

Вторичная переработка

Медь может быть повторно переработана без каких-либо потерь свойств. Около 40% потребностей Европы удовлетворяется за счет вторичной меди.

Каталитический

Медь может действовать как катализатор — вещество, которое может ускорить химическую реакцию и повысить ее эффективность. Это достигается за счет снижения энергии активации. Медь ускоряет реакцию между цинком и разбавленной серной кислотой. Он содержится в некоторых ферментах, один из которых участвует в дыхании.

Символ Cu
Химический символ меди — Cu, от латинского «cuprum», что означает с Кипра, откуда римляне получали большую часть своей меди.
Семья в периодической таблице Группа 11 (IB)
Переходный металл
Атомный номер 29
Относительная атомная масса 63,546
Плотность 8,96 г / см 3
Цвет Красный
Температура плавления 1084.62 ° С
Температура кипения 2,560 ° С
Электропроводность 58,0-58,9 МС / м (м / Ом · мм 2 )
100,0 — 101,5% IACS при 20 ° C
Теплопроводность 3,94 Вт · см / см 2 ° C при 20 ° C

Теплопроводность алюминия — Большая химическая энциклопедия

При температуре ниже -10 ° C тепло отводится слишком быстро, чтобы допустить это плавление, а поскольку их теплопроводность высока, лыжи с обнаженным металлом (алюминиевые или стальные кромки) работают медленнее при низких температурах, чем без них.При таких низких температурах механизм трения такой же, как у металлических неровностей льда, которые прилипают к лыже и должны срезаться при скольжении. Значение jl (0,4) близко к вычисленному по модели сдвига в главе 25. Это большое значение коэффициента трения — достаточно … [Pg.254]

Для стальной формы тех же размеров и толщины, быстрый расчет (A = 11 Вт / м · K, Cp = 480 Дж / кг · K и p = 7850 кг / м) показывает, что стальной кристаллизатору потребуется в три раза больше времени для нагрева.Однако на практике стальные формы имеют толщину менее трети алюминия. Поэтому, хотя алюминий имеет лучшую теплопроводность, стальные формы имеют тенденцию нагреваться быстрее, поскольку они тоньше. [Pg.321]

Теплопроводность может составлять всего одну восьмую от твердого металла в случае стали 7 Вт / м ° C. Электрическое сопротивление (удельное) меди, цинка и серебра примерно вдвое больше, чем у литого металла, а алюминия — в пять раз, в зависимости от условий напыления.Адгезия при растяжении должна … [Pg.427]

Площадь поверхности ребра не будет такой эффективной, как поверхность неизолированной трубы, так как тепло должно проходить вдоль ребра. Это разрешено в конструкции за счет использования коэффициента эффективности плавников. Основные уравнения, описывающие теплопередачу от ребра, получены в главе 9 тома 1, см. Также Kern (1950). Эффективность ребра зависит от размеров ребер и теплопроводности материала ребер. Поэтому ребра обычно изготавливаются из металлов с высокой теплопроводностью, для меди и алюминия эффективность обычно составляет от 0.9 до 0,95. [Pg.767]

Низкотемпературная теплопроводность различных материалов может отличаться на много порядков (см. Рис. 3.16). Более того, теплопроводность одного материала, как мы видели, может сильно измениться из-за примесей или дефектов (см. Раздел 11.4). В криогенных применениях выбор материала, очевидно, зависит не только от его теплопроводности, но и от других характеристик материала, таких как удельная теплоемкость, тепловое сжатие, электрические и механические свойства [1], для хорошей теплопроводности. , Cu, Ag и A1 (выше IK) — лучшие металлы.Во всяком случае, все они довольно мягкие, особенно после отжига. В случае алюминия высокой чистоты [2] и меди (см. Раздел 11.4.3) теплопроводность составляет k 10 T [Вт / см K] и k T [Вт / см K] соответственно. [Стр.104]

Алюминиевые сплавы очень редко используются при температурах ниже их переходных температур (1,2 К) [12], но находят применение при температурах выше 4K [13], где теплопроводность ниже, чем у чистого металла [14] , а механические характеристики намного лучше. В частности, из-за своей легкости, хороших механических свойств и высокой теплопроводности [15-17] алюминиевые сплавы часто используются для изготовления конструкций и экранов в космических приложениях [18-20]… [Pg.264]

Обсуждаются теплота сгорания, теплопроводность, площадь поверхности и другие факторы, влияющие на пирофорность порошков алюминия, кобальта, железа, магния и никеля [4], Взаимосвязь между теплотой образования оксида металла и размер частиц металлов в пирофорных порошках обсуждается для нескольких металлов и сплавов, включая медь [5], Дальнейшие работы по взаимосвязи площади поверхности и температуры воспламенения для меди, марганца и кремния [6], а также для железа и титана [7] Сообщалось.Последний также включает простой калориметрический тест для определения температуры воспламенения. [Pg.364]

Sp-валентные металлы, такие как натрий, магний и алюминий, составляют простейшую форму конденсированного вещества. Они являются архетипом металлической связи из учебников, в которой внешняя оболочка электронов образует газ из свободных частиц, которые лишь очень слабо возмущаются лежащей под ними ионной решеткой. Классическая модель газа свободных электронов Друде очень хорошо учитывала электрическую и теплопроводность металлов, связывая их соотношение в очень простой форме закона Видемана-Франца.Однако теперь мы увидим, что для объяснения не только связывающих свойств газа свободных электронов при нулевой температуре, но и наблюдаемой линейной температурной зависимости его теплоемкости требуется надлежащая квантово-механическая обработка. Согласно классической механике теплоемкость не должна зависеть от температуры, принимая постоянное значение kB на свободную частицу. [Pg.31]

Время подвулканизации играет важную роль в сокращении времени формования, а также в уменьшении теплопроводности материала.Алюминиевые формы предпочтительны, поскольку алюминий лучше проводит тепло, обеспечивая несколько более короткие периоды текучести, чем стальные формы. [Pg.226]

Для увеличения теплопроводности порошкового слоя в металл добавляют порошки меди, алюминия. Композиты прессуются в гранулы, которые можно дополнительно спекать. Их основные характеристики — коэффициент эффективной теплопроводности и коэффициент газопроницаемости. Весовая доля порошка в таких компактах служит контролируемым параметром, и она имеет оптимум, когда газопроницаемость не ухудшается резко при приемлемой теплопроводности.Также используется инкапсуляция порошка гидрида материалом с высокой теплопроводностью с последующим уплотнением гранул и их спеканием. [Стр. Гофрированная алюминиевая фольга увеличивает эффективную теплопроводность порошкового слоя примерно в 3-5 раз. Величина эффективной теплопроводности в математической модели для расчета трубчатых сорберов принималась равной f = 5.8 Вт / (м-К). [Pg.845]

Метод усреднения по времени был использован для уменьшения резких колебаний давления. Во избежание неравномерного распределения охлаждающей жидкости во впускной коллектор попадает только переохлажденная жидкость. Кроме того, было использовано инженерное правило, согласно которому диаметр коллектора должен быть по крайней мере в пять раз больше гидравлического диаметра канала для выравнивания распределения жидкости. Однако, даже если происходит неравномерное распределение, это не повлияет на измерения на входе и выходе, которые выполняются вне коллекторов, и не должно повлиять на локальные измерения температуры из-за усреднения температур стенок по N каналам из-за очень высокой тепловой проводимость алюминия.[Pg.227]

Карбонат кальция, силикат кальция, порошкообразный алюминий, медный оксид алюминия, кремневый порошок, карборунд, кремнезем, дисульфид молибдена Рубленая стеклянная слюда, кремнезем, порошкообразный или чешуйчатый стеклянный металлический наполнитель или оксид алюминия Коллоидный кремнезем, бентонитовая глина с улучшенной теплопроводностью Улучшенная обрабатываемость Улучшенная стойкость к истиранию Улучшенная ударная вязкость Улучшенная электропроводность Улучшенная тиксотропная реакция … [Стр.39]

Добавлен стабилизатор для замедления разложения ПВХ во время отверждения, которое проводится при 150-175 ° C.Из-за низкой теплопроводности требуется несколько часов, чтобы поднять центральную часть пропеллента до температуры отверждения. Части зерна, расположенные рядом с источником нагрева, могут иметь тенденцию к разложению, и для предотвращения разложения добавляют стабилизаторы. Желательно, чтобы стабилизатор был способен связывать хлористый водород, который разлагает полимер. Однако пропелленты с алюминиевым порошком показывают лучшую теплопроводность, и, следовательно, время отверждения может быть сокращено.[Pg.318]

Алюминий — это вещество, поэтому оно имеет большую удельную теплоемкость и высокую теплопроводность, что делает его особенно подходящим для производства кухонной утвари. [Стр.15]

Сплавы алюминия обладают в этом отношении большими преимуществами. Мы знаем, что проводимость алюминия равна 36, серебра 100 и меди 75-11 — это третье место по теплопроводности. Этот факт имеет очень большое значение, поскольку делает использование алюминиевых сплавов для поршней очень успешным.[Стр.74]

С другой стороны, теплоемкость алюминия очень высока, что снижает повышение температуры. Это свойство, в сочетании с высокой теплопроводностью, приводит к тому, что алюминиевые поршни при использовании нагреваются гораздо меньше, чем поршни из чугуна. [Pg.74]

Вклады, возникающие от теплопередачи внутри и между фазами, зависят от соответствующих теплопроводностей материалов, например нагревательных полок, алюминиевых пластин, стеклянных флаконов, давления в камере и теплопроводности самого замороженного раствора и части пробки, которая уже была высушена.Пропорции двух последних упомянутых вкладов непрерывно изменяются в процессе сублимации. [Стр.107]

Ряд неметаллических материалов называют материалами с высокой теплопроводностью. Наиболее заметным из них является алмаз с теплопроводностью 2000 Вт · м · К. Все остальные имеют структуру алмазно-Uke и включают нитрид бора, BN, и нитрид алюминия, AIN (таблица 15.2). [Pg.476]

Влияние легирующих элементов на свойства медных сплавов

Небольшие количества легирующих элементов часто добавляют в металлы для улучшения определенных характеристик металла. Легирование может увеличить или уменьшить прочность, твердость, электрическую и теплопроводность, коррозионную стойкость или изменить цвет металла. Добавление вещества для улучшения одного свойства может иметь непреднамеренное воздействие на другие свойства. На этой странице описывается влияние различных легирующих элементов на медь и медные сплавы, такие как как латунь, так и бронза.

  • Прочность
    Упрочнение меди твердым раствором — обычная процедура.Маленький количество легирующего элемента, добавленного в расплавленную медь, полностью растворяется и образует гомогенный микроструктура (однофазная). В какой-то момент дополнительные количества легирующего элемента не будут растворяться; точное количество зависит от растворимости конкретного элемента в меди. Когда этот предел растворимости твердых веществ превышается, образуются две различные микроструктуры с различным составом. и твердости. Нелегированная медь относительно мягкая по сравнению с обычными конструкционными металлами.An сплав с добавлением олова к меди известен как бронза ; полученный сплав прочнее и тверже, чем любой чистых металлов. То же самое верно, когда цинк добавляют к меди для образования сплавов, известных как латунь . Следует отметить, что ни «латунь», ни «бронза» не являются конкретным техническим термином. Олово более эффективно укрепляет медь, чем цинк, но оно также более дорогое и вредно. влияет на электрическую и теплопроводность, чем цинк.Алюминий (формовочные сплавы, известные как алюминиевые бронзы), Марганец, никель и кремний также могут быть добавлены для усиления меди.

    Другой метод упрочнения меди — дисперсионное упрочнение. Процесс включает закалку перенасыщенный твердый раствор от повышенной температуры, затем повторный нагрев до более низкой температуры (старение) чтобы позволить избытку растворенного вещества выпасть в осадок и образовать вторую фазу. Этот процесс часто используется для медные сплавы, содержащие бериллий, хром, никель или цирконий.Предложения по закаливанию осадков явные преимущества. Изготовление относительно легко, используя мягкую отожженную на раствор форму закаленный металл. Последующий процесс старения изготовленной детали может производиться относительно недорогие и незамысловатые печи. Часто термическую обработку проводят на воздухе при умеренных температуры печи и с небольшим контролируемым охлаждением или без него. Множество комбинаций пластичности, ударопрочность, твердость, проводимость и прочность можно получить, варьируя термообработку времена и температуры.

  • Электрическая и теплопроводность
    Чистая медь — очень хороший проводник как электричества, так и тепла. Международный стандарт отожженной меди (IACS; медь высокой чистоты с удельным сопротивлением 0,0000017 Ом · см): до сих пор иногда используется в качестве стандарта электропроводности металлов. Лучший способ увеличить электрическую и теплопроводность меди должна снизить уровень примесей. Наличие примесей и всего общего легирующие элементы, за исключением серебра, уменьшают электрическую и теплопроводность меди.Как количество второго элемента увеличивается, электропроводность сплава уменьшается. Кадмий имеет наименьшее влияние на электропроводность получаемого сплава, за которым следует усиление воздействия цинка, олова, никеля, алюминий, марганец, кремний, затем фосфор. Хотя в теплопроводности участвуют разные механизмы, добавление возрастающих количеств элементов или примесей также приводит к падению теплопроводности. Цинк имеет очень незначительное влияние на теплопроводность меди с последующим усилением эффектов от никеля, олова, марганца, кремний, и серьезные эффекты от фосфора.Фосфор часто используется для раскисления меди, что может увеличить твердость и прочность, но сильно влияют на проводимость. Кремний можно использовать вместо фосфора для раскисления медь, когда важна проводимость.

  • Цвет
    Чистая медь имеет красновато-золотой цвет, который быстро окисляется до тускло-зеленого цвета. Поскольку медь часто содержит природные примеси или легирован более чем одним элементом, сложно определить конкретный эффект каждого легирующий элемент имеет цвет полученного сплава.Электролитическая вязкая медь содержит серебро и часто незначительное количество железа и серы и имеет нежно-розовый цвет. Позолоченная медь имеет красновато-коричневый цвет и содержит цинк, железо и свинец. Латунь часто используется в качестве декоративного металла, поскольку имеет внешний вид, очень похожий на тот. золота и намного дешевле. Латунь содержит разное количество цинка, железа и свинца и может варьироваться от от красноватого до зеленоватого до коричневато-золотого. Нейзильбер, содержащий никель, цинк, железо, свинец и марганец, может имеют вид от серовато-белого до серебристого.

    • Чтобы получить более общую информацию о более чем 2500 конкретных технических паспортах меди, латуни и бронзовых сплавов, выберите одну из следующих ссылок или воспользуйтесь одним из наших методов поиска для поиска конкретных продуктов. MatWeb имеет полный список механических, электрических и термических свойств и спецификаций состава для сплавов на основе меди.

    Медно-бериллиевые сплавы с высокой электрической и теплопроводностью

    РУКОВОДСТВО ПО РАБОЧИМ СПЛАВАМ

    ОБНОВЛЕНО!
    Чтобы получить самую последнюю информацию о сплавах 3, 10, 10x, 310 и других сплавах Materion, загрузите наше всеобъемлющее 84-страничное руководство по сплавам с высокими эксплуатационными характеристиками, которое включает:
    • Технические данные по применению
    • Физико-механические свойства наших стандартных сплавов
    • Рекомендации по обработке и изготовлению

    БЕЛАЯ БУМАГА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

    «Повышение эффективности двигателя с помощью высокопроизводительных сплавов.«В этот документ включены данные, показывающие, как седла клапанов, направляющие клапана и компрессионные кольца из специальных сплавов увеличивают срок службы деталей и эффективность двигателя.

    Загрузить технический документ по Engine

    Materion производит семейство медно-бериллиевых (CuBe) сплавов, в которое входят сплав 3, сплав 10, сплав 10x и сплав 310. Эти сплавы CuBe обладают высокой электрической и теплопроводностью с изменением предела текучести в зависимости от химического состава сплава.

    СПЛАВ 3

    Сплав 3 (UNS C17510), медно-никель-бериллиевый сплав, обеспечивает хорошую прочность, высокую электрическую и теплопроводность и хорошее сопротивление релаксации напряжений. Этот сплав отличается хорошей жаропрочностью.

    Чтобы узнать больше о физических и механических свойствах, формах, размерах и допусках сплава 3, загрузите наши листы технических данных на сплавы 3.

    СПЛАВ 10

    Сплав 10 (UNS C17500), медно-кобальто-бериллиевый сплав, сочетает в себе умеренный предел текучести, до 140 тысяч фунтов на квадратный дюйм, с электрической и теплопроводностью, которая составляет от 45 до 60 процентов от чистой меди.

    Чтобы узнать больше о физико-механических свойствах, формах, размерах и допусках сплава 10, загрузите наш технический паспорт сплава 10.

    СПЛАВ 10X

    Сплав 10X, медно-кобальт-бериллиево-циркониевый сплав, был разработан для повышения жаропрочности и пластичности. Сплав 10X сохраняет хорошую прочность и пластичность при температурах до 800 ° F / 430 ° C и обладает превосходной стойкостью к термическому растрескиванию. Это медный сплав, который лучше всего подходит для продолжительной работы, когда требуется высокая прочность при температуре выше 575 ° F / 300 ° C.

    Чтобы узнать больше о физических и механических свойствах, формах и размерах сплава 10X, загрузите нашу техническую спецификацию сплава 10X.

    СПЛАВ 310

    Сплав 310, сплав медь-бериллий-никель-кобальт, сочетает в себе свойства сплава 3 и сплава 10, предлагая высокую электрическую и теплопроводность, а также хорошую прочность и твердость. Сплав 310 имеет сопротивление термической усталости выше среднего.

    Чтобы узнать больше о физических и механических свойствах, формах, размерах и допусках сплава 310, см. Наш лист технических данных сплава 310.

    ПРИМЕНЕНИЕ БЕРИЛЛИЕВОГО СПЛАВА 3, 10, 10X И 310 МЕДИ

    Alloy 3 и Alloy 10 разработаны для обеспечения превосходных характеристик в бытовой, автомобильной, телекоммуникационной и энергетической отраслях. Проволока из сплава 3 хорошо подходит для протяженных силовых и сигнальных кабелей для морских нефтегазовых операций. Наша лента из сплава 3 обеспечивает очень высокую электрическую проводимость, что делает его надежным материалом для переключателей и реле. Пластины из сплава 3 и 10 обладают высокой теплопроводностью и являются превосходными материалами для литья металлов под давлением, литья под давлением и выдувного формования.

    Alloy 10x обеспечивает превосходную теплопроводность и превосходную стойкость к термическому растрескиванию, что делает этот материал идеальным для применения в высокоэффективных автомобильных двигателях, таких как седла выпускных клапанов.

    Сплав 310 сочетает в себе электрическую проводимость с термостойкостью, что делает его хорошим материалом для электродов для контактной сварки, компонентов сварочных электродов, литья цветных металлов, штампов, сопел и плунжеров.

    СПЕЦИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТЫ ДЛЯ СПЛАВА 3, 10, 10X И 310

    Наши изделия из сплавов соответствуют спецификациям и стандартам, установленным ASTM International, SAE International, RWMA, европейским стандартом EN и военным стандартом.В таблице ниже показаны характеристики каждого продукта. Чтобы найти информацию и технические характеристики по каждому продукту, прочтите нашу литературу о наших деформируемых медно-бериллиевых сплавах.

    КУБИЧЕСКИЙ СПЛАВ 3

    Сплав 3 полосы

    Стержень и стержень из сплава 3

    Пластина из сплава 3

    Труба из сплава 3

    Проволока из сплава 3

    Поковки и профили из сплава 3

    ASTM B 534
    ASTM B 888

    ASTM B 441

    ASTM B 534

    ASTM B 937

    ASTM B 938

    SAE J461
    SAE J463

    SAE J461
    SAE J463

    RWMA, класс 3

    RWMA, класс 3

    RWMA, класс 3

    EN 1652
    EN 1654
    EN 14436

    EN 12163
    EN 12165
    EN 12167

    EN 12163
    EN 12165
    EN 12167

    EN 12167
    EN 12166

    EN 12165
    EN 12420

    MIL-C-81021

    КУБИЧЕСКИЙ СПЛАВ 10

    Стержень и стержень из сплава 10

    Пластина из сплава 10

    Трубка из сплава 10

    Проволока из сплава 10

    Сплав 10
    Поковки и профили

    ASTM B 441

    ASTM B 534

    ASTM B 937

    ASTM B 938

    SAE J461
    SAE J463

    SAE J461
    SAE J463

    SAE J461
    SAE J463

    SAE J461
    SAE J463

    RWMA, класс 3

    RWMA, класс 3

    EN 12163
    EN 12165
    EN 12167

    EN 12163
    EN 12165
    EN 12167

    EN 12165
    EN 12166

    EN 12165
    EN 12420

    КУБИЧЕСКИЙ СПЛАВ 10X

    Сплав 10X
    Стержень и стержень

    Пластина из сплава 10X

    Трубка из сплава 10X

    Проволока из сплава 10X

    Поковки и профили из сплава 10X

    ASTM B 441,
    RWMA, класс 3

    		–

    ASTM B 441,
    RWMA, класс 3

    		–

    –

    КУБИЧЕСКИЙ СПЛАВ 310

    Сплав 310
    Стержень и стержень

    Пластина из сплава 310

    Трубка из сплава 310

    Проволока из сплава 310

    Поковки и профили из сплава 310

    RWMA, класс 3

    EN 1652, RWMA класс 3

    		–

    –

    RWMA, класс 3

    Если у вас есть вопросы о лучшем сплаве CuBe, отвечающем вашим требованиям, свяжитесь с нашей командой инженеров для получения дополнительных сведений и поддержки в выборе продукта.

    Общие сведения о теплопроводности | Advanced Thermal Solutions

    Теплопроводность — это объемное свойство, которое описывает способность материала передавать тепло. В следующем уравнении теплопроводность — это коэффициент пропорциональности k . Расстояние теплопередачи определяется как † x , которое перпендикулярно области A . Скорость передачи тепла через материал составляет Q , от температуры T 1 до температуры T 2 , когда T 1 > T 2 [2].


    Рис. 1. Процесс теплопроводности от горячей (T1) к холодной (T2) поверхности
    Теплопроводность материалов играет важную роль в охлаждении электронного оборудования. От кристаллизатора, в котором выделяется тепло, до шкафа, в котором размещена электроника, теплопроводность и, как следствие, теплопроводность являются неотъемлемыми компонентами общего процесса управления температурой.

    Путь тепла от фильеры во внешнюю среду — сложный процесс, который необходимо учитывать при разработке теплового решения.В прошлом многие устройства могли работать, не требуя внешнего охлаждающего устройства, такого как радиатор. В этих устройствах необходимо было оптимизировать сопротивление проводимости от кристалла к плате, так как первичный путь теплопередачи находился в печатной плате. По мере увеличения уровней мощности передача тепла исключительно на плату становилась недостаточной (кредитная шакита). Большая часть тепла теперь рассеивается непосредственно в окружающую среду через верхнюю поверхность компонента. В этих новых более мощных устройствах важно низкое сопротивление перехода к корпусу, а также конструкция присоединенного радиатора.

    Чтобы определить важность теплопроводности материала в конкретном приложении управления температурой (например, теплоотвод), важно разделить общее тепловое сопротивление, связанное с теплопроводностью, на три части: межфазное сопротивление, сопротивление растеканию и сопротивление проводимости.

    • Интерфейсный материал усиливает тепловой контакт между несовершенными сопрягаемыми поверхностями. Материал с высокой теплопроводностью и хорошей способностью к смачиванию поверхности снижает межфазное сопротивление .
    • Сопротивление растеканию используется для описания теплового сопротивления, связанного с небольшим источником тепла, соединенным с большим радиатором. Помимо прочего, на сопротивление растеканию напрямую влияет теплопроводность основания радиатора.
    • Сопротивление проводимости — это мера внутреннего теплового сопротивления в радиаторе, когда тепло распространяется от основания к ребрам, где оно рассеивается в окружающую среду. Что касается конструкции радиатора, сопротивление теплопроводности менее важно в условиях естественной конвекции и низкого расхода воздуха и становится более важным при увеличении расхода.

    Общие единицы теплопроводности: Вт / мК и БТЕ / ч-фут — o F.

    Рис. 2. Теплопроводность тонкой пленки кремния [3].

    В электронной промышленности постоянное стремление к меньшему размеру и более высокой скорости значительно уменьшило масштаб многих компонентов. Поскольку этот переход теперь продолжается от макро- к микромасштабам, важно учитывать влияние на теплопроводность и не предполагать, что объемные свойства все еще точны.Уравнения Фурье на основе континуума не могут предсказать тепловые характеристики в этих меньших масштабах. Необходимы более полные методы, такие как уравнение переноса Больцмана и решеточный метод Больцмана [3].

    Влияние толщины на проводимость показано на рисунке 2. Характеризуемым материалом является кремний, который широко используется в электронике.

    Рис. 2. Теплопроводность тонкой кремниевой пленки [3]

    Как и многие физические свойства, теплопроводность может быть анизотропной в зависимости от материала (в зависимости от направления).Кристалл и графит — два примера таких материалов. Графит используется в электронной промышленности, где ценна его высокая проводимость в плоскости. Кристаллы графита имеют очень высокую проводимость в плоскости (~ 2000 Вт / мК) из-за сильной связи углерод-углерод в их базисной плоскости. Однако параллельные базисные плоскости слабо связаны друг с другом, и теплопроводность, перпендикулярная этим плоскостям, довольно мала (~ 10 Вт / мК) [4].

    На теплопроводность влияют не только изменения толщины и ориентации; температура также влияет на общую величину.Из-за повышения температуры материала увеличивается внутренняя скорость частиц и увеличивается теплопроводность. Эта увеличенная скорость передает тепло с меньшим сопротивлением. Закон Видемана-Франца описывает это поведение путем корреляции теплопроводности и электропроводности с температурой. Важно отметить, что влияние температуры на теплопроводность нелинейно и его трудно предсказать без предварительного исследования. На графиках ниже показано поведение теплопроводности в широком диапазоне температур.Оба этих материала, нитрид алюминия и кремний, широко используются в электронике (рисунки 3 и 4 соответственно).

    В будущем более мощные процессоры с несколькими ядрами еще больше подтолкнут потребность в улучшенной теплопроводности. Таким образом, стоит также изучить другие области исследований и разработок в области повышения теплопроводности для существующих материалов, используемых в корпусах электроники. Одной из таких областей является влияние нанотехнологий на теплопроводность, когда углеродные нанотрубки показали значения проводимости, близкие к проводимости алмаза из-за большой длины свободного пробега фононов [7].Разработка новых материалов и улучшение существующих материалов приведет к более эффективному управлению температурой, поскольку рассеиваемая мощность устройств постоянно растет.

    Ссылки:

    1. Теплопроводность, Американский научный словарь наследия, Houghton Mifflin Company

    2. Моран М. и Шапиро Х. Основы инженерной термодинамики, стр. 47, 1988 г.

    3. Гай, С., Ким, В., Чанг, П., Амон, К., Джон, М., Анизотропная теплопроводность наноразмерных ограниченных тонких пленок через решетку Больцмана, Химическая инженерия, Университет Карнеги-Меллон, ноябрь 2006 г., стр.2006

    4. Норли Дж., Роль природного графита в охлаждении электроники, Охлаждение электроники, август 2001 г.

    5. Слак Г.А., Танзилли Р.А., Поль Р.О., Вандерсанде Дж. В., Дж. Phys. Chem. Твердые тела 48, 7 (1987), 641-647

    6. Глассбреннер, К. и Слак, Г., Теплопроводность кремния и германия от 3 ° К до точки плавления, Physical Review 134, 4A, 1964

    7. Бербер С., Квон Ю. и Томанек Д., Необычно высокая теплопроводность углеродных нанотрубок, Physical Review Letters, Том 84, № 20, стр. 4613-4616, 2000 г.

    .

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *