Примеры теплопроводности металлов: Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Опубликовано 21.01.2013 автором admin

Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.

Коэффициент теплопроводности металлов

Металл	Вт/(м•К)
Алюминий	209,3
Бронза	47-58
Железо	74,4
Золото	312,8
Латунь	85,5
Медь	389,6
Платина	70
Ртуть	29,1
Серебро	418,7
Сталь	45,4
Свинец	35
Серый чугун	50
Чугун	62,8

Коэффициент теплопроводности других материалов

Материал	Влажность массовая доля %	Вт/(м•К)
Бакелитовый лак	—	0,29
Бетон с каменным щебнем	8	1,28
Бумага обыкновенная	Воздушно-сухая	0,14
Винипласт	—	0,13
Гравий	Воздушно-сухая	0,36
Гранит	—	3,14
Глина	15-20	0,7-0,93
Дуб (вдоль волокон)	6-8	0,35-0,43
Дуб (поперек волокон)	6-8	0,2-0,21
Железобетон	8	1,55
Картон	Воздушно-сухая	0,14-0,35
Кирпичная кладка	Воздушно-сухая	0,67-0,87
Кожа	>>	0,14-0,16
Лед	—	2,21
Пробковые плиты	0	0,042-0,054
Снег свежевыпавший	—	0,105
Снег уплотненный	—	0,35
Снег начавший таять	—	0,64
Сосна (вдоль волокон)	8	0,35-0,41
Сосна (поперек волокон)	8	0,14-0,16
Стекло (обыкновенное)	—	0,74
Фторопласт-3	—	0,058
Фторопласт-4	—	0,233
Шлакобетон	13	0,698
Штукатурка	6-8	0,791

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

(ρ_a=576кг/м³, ρ_п=400кг/м³,λ, Вт/(м•К))

Материал	-18oС	0oС	50oС	100oС	150 oС
Асбест	—	0,15	0,18	0,195	0,20
Пенобетон	0,1	0,11	0,11	0,13	0,17

Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах

Материал	0oС	50oС	100oС
Анилин	0,19	0,177	0,167
Ацетон	0,17	0,16	0,15
Бензол	—	0,138	0,126
Вода	0,551	0,648	0,683
Масло вазелиновое	0,126	0,122	0,119
Масло касторовое	0,184	0,177	0,172
Спирт метиловый	0,214	0,207	—
Спирт этиловый	0,188	0,177	—
Толуол	0,142	0,129	0,119

Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Теплопроводность металлов и ее применение

Металлы –  это вещества, имеющие кристаллическую структуру. При нагревании они способны плавиться, то есть переходить в текучее состояние. Одни из них имеют невысокую температуру плавления: их можно расплавить, поместив в обычную ложку и держа над пламенем свечи. Это свинец и олово. Другие возможно расплавить только в специальных печах. Высокой температурой плавления обладают медь и железо. Для ее понижения в металл вводят добавки. Полученные сплавы (сталь, бронза, чугун, латунь) имеют температуру плавления ниже, чем исходный металл.

От чего же зависит температура плавления металлов? Все они имеют определенные характеристики – теплоемкость и теплопроводность металлов. Теплоемкостью называют способность при нагревании поглощать теплоту. Ее численный показатель –  удельная теплоемкость. Под ней подразумевается количество энергии, которое способна поглотить единица массы металла, нагреваемая на 1°С. От этого показателя зависит расход топлива на нагревание металлической заготовки до нужной температуры. Теплоемкость большинства металлов находится в пределах 300-400 Дж/(кг*К), металлических сплавов – 100-2000 Дж/(кг*К).

Теплопроводность металлов –  это перенос тепла от более горячих частиц к более холодным по закону Фурье при их макроскопической неподвижности. Она зависит от структуры материала, его химического состава и типа межатомной связи. В металлах передача тепла производится электронами, в других твердых материалах – фононами. Теплопроводность металлов тем выше, чем более совершенную кристаллическую структуру они имеют. Чем больше металл имеет примесей, тем более искажена кристаллическая решетка, и тем ниже теплопроводность. Легирование вносит такие искажения в структуру металлов и понижает теплопроводность относительно основного металла.

У всех металлов хорошая теплопроводность, но у одних выше, чем у других. Пример таких металлов –  золото, медь, серебро. Более низкая теплопроводность –   у олова, алюминия, железа. Повышенная теплопроводность металлов является достоинством либо недостатком, в зависимости от сферы их использования. Например, она необходима металлической посуде для быстрого нагрева пищи. В то же время применение металлов с высокой теплопроводностью для изготовления ручек посуды затрудняет ее использование –  ручки слишком быстро нагреваются, и до них невозможно дотронуться. Поэтому здесь используют теплоизолирующие материалы.

Еще одна характеристика металла, влияющая на его свойства – тепловое расширение. Оно выглядит как увеличение в объеме металла при его нагревании и уменьшение –  при охлаждении. Это явление обязательно необходимо учитывать при изготовлении металлических изделий. Так, например, крышки кастрюль делают накладными, у чайников тоже предусмотрен зазор между крышкой и корпусом, чтобы при нагревании крышку не заклинило.

Для каждого металла вычислен коэффициент теплового расширения. Его определяют нагреванием на 1°С опытного образца, имеющего длину 1 м. Самый большой коэффициент имеют свинец, цинк, олово. Поменьше он у меди и серебра. Еще ниже – железа и золота.

По химическим свойствам металлы делятся на несколько групп. Существуют активные металлы (например, калий или натрий), способные мгновенно вступать в реакцию с воздухом или водой. Шесть самых активных металлов, составляющий первую группу периодической таблицы, называют щелочными. Они имеют маленькую температуру плавления и так мягки, что могут быть разрезаны ножом. Соединяясь с водой, они образуют щелочные растворы, отсюда и их название.

Вторую группу составляют щелочноземельные металлы –  кальций, магний и пр. Они входят в состав многих минералов, более твердые и тугоплавкие. Примерами металлов следующих, третьей и четвертой групп, могут служить свинец и алюминий. Это довольно мягкие металлы и они часто используются в сплавах. Переходные металлы (железо, хром, никель, медь, золото, серебро) менее активны, более ковки и часто применяются в промышленности в виде сплавов.

Положение каждого металла в ряду активности характеризует его способность вступать в реакцию. Чем активнее металл, тем легче он забирает кислород. Их очень трудно выделить из соединений, в то время, как малоактивные виды металлов можно встретить в чистом виде. Самые активные из них – калий и натрий – хранят в керосине, вне его они сразу же окисляются. Из металлов, используемых в промышленности, наименее активным является медь. Из нее делают резервуары и трубы для горячей воды, а также электрические провода.

Топ-10 теплопроводных материалов

Теплопроводность — это мера способности материалов пропускать через себя тепло. Материалы с высокой теплопроводностью могут эффективно передавать тепло и легко поглощать тепло из окружающей среды. Плохие теплопроводники сопротивляются тепловому потоку и медленно получают тепло из окружающей среды. Теплопроводность материала измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина (Вт/м•К) в соответствии с рекомендациями S.I (Международная система).

10 наиболее теплопроводных материалов с измеренной теплопроводностью и их значения приведены ниже. Эти значения проводимости являются средними из-за различий в теплопроводности в зависимости от используемого оборудования и окружающей среды, в которой были получены измерения.

1. Алмаз – 2000 – 2200 Вт/м•К

   Алмаз

   является ведущим теплопроводным материалом, и его значения проводимости в 5 раз выше, чем у меди, наиболее производимого металла в Соединенных Штатах. Атомы алмаза состоят из простой углеродной цепи, которая представляет собой идеальную молекулярную структуру для эффективной теплопередачи. Часто материалы с простейшим химическим составом и молекулярным строением имеют самые высокие значения теплопроводности.

   Diamond является важным компонентом многих современных портативных электронных устройств. Их роль в электронике заключается в облегчении рассеивания тепла и защите чувствительных частей компьютера. Высокая теплопроводность алмазов также оказывается полезной при определении подлинности камней в ювелирных изделиях.

   Использование небольшого количества алмаза в инструментах и ​​технологиях может оказать существенное влияние на свойства теплопроводности.

2. Серебро – 429 Вт/м•K

   Серебро

   является относительно недорогим и распространенным теплопроводником. Серебро входит в состав многочисленных приборов и является одним из самых универсальных металлов благодаря своей ковкости. 35% серебра, производимого в США, используется для электрических инструментов и электроники (US Geological Survey Mineral Community 2013). Побочный продукт серебра, серебряная паста, пользуется все большим спросом из-за его использования в качестве экологически чистой альтернативы энергии. Серебряная паста используется в производстве фотогальванических элементов, которые являются основным компонентом панелей солнечной энергии.

3. Медь – 398 Вт/м•K

   Медь является наиболее часто используемым металлом для производства токопроводящих приборов в Соединенных Штатах. Медь имеет высокую температуру плавления и умеренную скорость коррозии. Это также очень эффективный металл для минимизации потерь энергии при передаче тепла. Металлические кастрюли, трубы с горячей водой и автомобильные радиаторы — все это приборы, в которых используются проводящие свойства меди.

4. Золото – 315 Вт/м•К

   Золото

   — это редкий и дорогой металл, который используется для специальных электропроводных применений. В отличие от серебра и меди, золото редко тускнеет и может выдерживать условия сильной коррозии.

5. Нитрид алюминия – 310 Вт/м•K

   Нитрид алюминия часто используется в качестве замены оксида бериллия. В отличие от оксида бериллия, нитрид алюминия не представляет опасности для здоровья при производстве, но по-прежнему демонстрирует химические и физические свойства, аналогичные оксиду бериллия. Нитрид алюминия является одним из немногих известных материалов, обладающих электроизоляционными свойствами наряду с высокой теплопроводностью. Он обладает исключительной стойкостью к тепловому удару и действует как электрический изолятор в механических микросхемах.

6. Карбид кремния – 270 Вт/м•K

   Карбид кремния представляет собой полупроводник, состоящий из сбалансированной смеси атомов кремния и углерода. При изготовлении и сплавлении кремний и углерод образуют чрезвычайно твердый и прочный материал. Эта смесь часто используется в качестве компонента автомобильных тормозов, турбинных машин и сталеплавильных смесей.

7. Алюминий – 247 Вт/м•К

   Алюминий
   обычно используется в качестве экономичной замены меди. Хотя алюминий не обладает такой проводимостью, как медь, он широко распространен и с ним легко манипулировать из-за его низкой температуры плавления. Алюминий является важнейшим компонентом светодиодов L.E.D. Смеси меди с алюминием набирают популярность, поскольку они могут использовать свойства как меди, так и алюминия и могут производиться с меньшими затратами.

8. Вольфрам – 173 Вт/м•K

   Вольфрам имеет высокую температуру плавления и низкое давление паров, что делает его идеальным материалом для приборов, подвергающихся воздействию высоких уровней электричества.

   Химическая инертность вольфрама позволяет использовать его в электродах, входящих в состав электронных микроскопов, без изменения электрического тока. Он также часто используется в лампочках и как компонент электронно-лучевых трубок.

9. Графит 168 Вт/м•K

   Графит — это распространенная, недорогая и легкая альтернатива по сравнению с другими аллотропами углерода. Он часто используется в качестве добавки к полимерным смесям для улучшения их теплопроводности. Батареи — известный пример устройства, использующего высокую теплопроводность графита.

10. Цинк 116 Вт/м•К

    Цинк — один из немногих металлов, которые можно легко комбинировать с другими металлами для создания металлических сплавов (смесь двух или более металлов). 20% цинковых приборов в США состоят из цинковых сплавов. При цинковании используется 40% производимого чистого цинка. Цинкование — это процесс нанесения цинкового покрытия на сталь или железо, которое предназначено для защиты металла от атмосферных воздействий и ржавчины.

Ссылки

Мохена, Т.С., Мочане, М.Дж., Сефади, Дж.С., Мотлунг, С.В., и Андала, Д.М. (2018). Теплопроводность полимерных композитов на основе графита. Влияние теплопроводности на энергетические технологии. doi:10.5772/intechopen.75676
Нитрид алюминия. (н.д.). Получено с https://precision-ceramics.com/materials/alluminum-nitride/

База данных материалов Thermtest. https://thermtest.com/materials-database

Автор: Каллиста Уилсон, младший технический писатель Thermtest

Металлы, металлические элементы и сплавы

Теплопроводность обычных металлов, металлических элементов и сплавов.

Рекламные ссылки

Теплопроводность — k — это количество тепла, передаваемого из-за единичного градиента температуры в единицу времени в установившихся условиях в направлении, нормальном к поверхности единицы площади. Теплопроводность — к — используется в уравнении Фурье.

• Расчет кондуктивной теплопередачи
• Расчет общего коэффициента теплопередачи

55559 5555559 55555559 5555559
0 9 927 0 3013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013ще» 130 13013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013013ще — Красная латунь (85% Cu, 9% Sn, 6%Zn) 9999999999999999999999999999999999999999999999999999999979н.0101 130 9 29129″ 129 727

Металл, металлический элемент или сплав	Temperature — t — ( o C)	Thermal Conductivity — k — (W/m K)
Aluminum	— 73	237
»	0	236
»	127	240
»	327	232
«	527	220
Алюминий — Дуралумин (94-96% AL, 3-5% CU, Trace MG)	20	164
20	164
20	164
20	164
	164		164 9013 % Si)	20	164
Aluminum bronze	0 — 25	70
Aluminum alloy 3003, rolled	0 — 25	190
Aluminum alloy 2014. annealed	0 — 25	190
Aluminum alloy 360	0 — 25	150
Antimony	-73	30.2
»	0	25.5
»	127	21.2
»	327	18.2
»	527	16.8
Beryllium	-73	301
»	0	218
»	127	161
»	327	126
»	527	107
«	727
»	927
Bismuth	-73	9.7
»	0	8. 2
Boron	-73	52.5
»	0	31.7
«	127	18,7
»	327	11,3
«	5277
»	5277
«	727	6.3
»	927	5.2
Cadmium	-73	99.3
»	0	97.5
»	127	94,7
Цезия	-73	36,8
«	0	36.1
0	36.1
0	36.1
0	36.1		0	36.1	111
»	0	94. 8
»	127	87.3
»	327	80.5
»	527	71.3
»	727	65.3
»	927	62.4
Cobalt	-73	122
»	0	104
»	127	84.8
Copper	-73	413
»	0	401
»	127	392
»	327	383
»	527	371
»	727	357
»	927	342
Copper, electrolytic (ETP)	0 — 25	390
Copper — Admiralty Brass	20	111
Copper — Алюминиевая бронза (95% Cu, 5% Al)	20	83
Медная — Бронза (75% CU, 25% SN)	20	26
20	26
— Bronze. ) (70% Cu, 30% Zn)	20	111
Copper — Cartridge brass (UNS C26000)	20	120
Copper — Constantan  (60% Cu, 40% Ni)	20	22.7
Медь — Немецкое серебро (62% Cu, 15% Ni, 22% Zn)	20	24,9
Медная — фосфора бронза (10% SN, UNS C52400)	20	50	20	61
Cupronickel	20	29
Germanium	-73	96.8
»	0	66.7
»	127	43.2
»	327	27.3
»	527	19. 8
»	727	17.4
»	927	17.4
Gold	-73	327
»	0	318
»	127	312
»	327	304
»	527	292
»	727	278
»	927	262
Hafnium	-73	24.4
»	0	23.3
»	127	22.3
»	327	21.3
»	527	20.8
»	727	20.7
»	927	20. 9
Hastelloy C	0 — 25	12
Inconel	21 — 100	15
Incoloy	0 – 100	12
Indium	-73	89.7
»	0	83.7
»	127	75.5
Iridium	-73	153
»	0	148
»	127	144
»	327	138
»	527	132
»	727	126
»	927	120
Iron	-73	94
»	0	83.5
»	127	69. 4
»	327	54.7
»	527	43.3
»	727	32.6
»	927	28.2
Iron — Cast	20	52
Iron — Nodular pearlitic	100	31
Iron — Wrought	20	59
Lead	-73	36.6
»	0	35.5
»	127	33.8
»	327	31.2
Chemical lead	0 — 25	35
Antimonial lead (hard lead)	0 — 25	30
Lithium	-73	88. 1
»	0	79.2
»	127	72.1
Magnesium	-73	159
»	0	157
»	127	153
»	327	149
»	527	146
Magnesium alloy AZ31B	0 — 25	100
Manganese	-73	7.17
»	0	7.68
Mercury	-73	28.9
Molybdenum	-73	143
»	0	139
»	127	134
»	327	126
»	527	118
»	727	112
»	927	105
Monel	0 – 100	26
Nickel	-73	106
»	0	94
»	127	80. 1
»	327	65.5
»	527	67.4
»	727	71.8
»	927	76.1
Nickel — Wrought	0 – 100	61 – 90
Cupronickel 50 -45 (Constantan)	0 — 25	20
Niobium (Columbium)	-73	52.6
»	0	53.3
»	127	55.2
»	327	58.2
»	527	61.3
»	727	64.4
»	927	67.5
Osmium	20	61
Palladium		75. 5
Platinum	-73	72.4
»	0	71.5
»	127	71.6
»	327	73.0
»	527	75.5
»	727	78.6
»	927	82.6
Plutonium	20	8.0
Potassium	-73	104
»	0	104
»	127	52
Red brass	0 — 25	160
Rhenium	-73	51
»	0	48.6
»	127	46.1
»	327	44. 2
»	527	44.1
»	727	44.6
»	927	45.7
Rhodium	-73	154
»	0	151
»	127	146
»	327	136
«	527	127
»	727	121
«
Rubidium	-73	58.9
»	0	58.3
Selenium	20	0.52
Silicon	-73	264
»	0	168
»	127	98. 9
»	327	61.9
»	527	42.2
»	727	31.2
»	927	25.7
Silver	-73	403
»	0	428
»	127	420
»	327	405
»	527	389
»	727	374
»	927	358
Sodium	-73	138
»	0	135
Solder 50 — 50	0 — 25	50
Steel — Carbon, 0.5% C	20	54
Steel — Carbon, 1% C	20	43
Steel — Carbon, 1. 5% C	20	36
»	400	36
»	122	33
Steel — Chrome, 1% Cr	20	61
Steel — Chrome, 5% Cr	20	40
Steel — Chrome, 10% Cr	20	31
Steel — Chrome Nickel, 15% Cr, 10% Ni	20	19
Сталь — Хромкель, 20% CR, 15% NI	20	15,1
Стальная	21	8,7
Сталь — Никель, 10% NI	20	26
СТАЛ -НИКЕЛЬ, 20% NI	20
СТАЛ -НИКЕЛЬ, 20% NI	20
СТАЛ -НИКЕЛЬ, 20% NI	20
. №	20	10
Сталь — Никель, 60%	20	19
СТАЛЬ — КЛАЙСКИ — Nickel Chrome, 40% Ni, 15% Ni	20	11. 6
Steel — Manganese, 1% Mn	20	50
Steel — Stainless, Type 304	20	14.4
Steel — Stainless, Type 347	20	14.3
Steel — Tungsten, 1% W	20	66
Steel — Wrought Carbon	0	59
Tantalum	-73	57.5
»	0	57.4
»	127	57.8
»	327	58.9
»	527	59.4
»	727	60.2
»	927	61
Thorium	20	42
Tin	-73	73.3
»	0	68. 2
»	127	62.2
Titanium	-73	24.5
»	0	22.4
»	127	20.4
»	327	19.4
»	527	19,7
«	727	20,7
»	927	29129 «	927	2	»	927	-73	197
»	0	182
»	127	162
»	327	139
»	527	128
»	727	121
»	927	115
Uranium	-73	25. 1
»	0	27
»	127	29.6
»	327	34
»	527	38.8
»	727	43.9
»	927	49
Vanadium	-73	31.5
»	0	31.3
»	427	32.1
»	327	34.2
»	527	36.3
»	727	38.6
»	927	41.2
Zinc	-73	123
»	0	122
»	127	116
»	327	105
Zirconium	-73	25. 2
»	0	23.2
»	127	21,6
«	327	20,7
527	29129	527	29129 «	527	23.7
»	927	25.7

• Thermal Conductivity Online Converter

Alloys — Temperature and Thermal Conductivity

Temperature and thermal conductivity for 

• Hastelloy A
• Inconel
• Нихром V
• Ковар
• Advance
• Монель

сплавы:

Рекламные ссылки

Связанные темы

Связанные документы

Рекламные ссылки

Engineering ToolBox — Расширение SketchUp — 3D-моделирование онлайн!

Добавляйте стандартные и настраиваемые параметрические компоненты, такие как балки с полками, пиломатериалы, трубопроводы, лестницы и т. д., в свою модель Sketchup с помощью Engineering ToolBox — расширения SketchUp, которое можно использовать с потрясающими, интересными и бесплатными приложениями SketchUp Make и SketchUp Pro. .Добавьте расширение Engineering ToolBox в свой SketchUp из хранилища расширений SketchUp Pro Sketchup!

Перевести

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве сохраняются только электронные письма и ответы. Файлы cookie используются только в браузере для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложений на локальном компьютере. Эти приложения будут — из-за ограничений браузера — отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочитайте Конфиденциальность и условия Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.