Есть ли теплопроводность у алюминия: Теплопроводность меди и ее сплавов

Содержание

Теплопроводность, теплоемкость серебра и его теплофизические свойства. Теплопроводность меди. Замечательное свойство

В истории человеческой цивилизации роль меди преувеличить невозможно. Именно с нее человек начинал осваивать металлургию, учился создавать инструменты, посуду, украшения, деньги. И все благодаря уникальным свойствам этого металла, проявляющимся при сплаве с другими веществами. То мягкий, то прочный, то тугоплавкий, то плавится без всяких усилий. Обладает множеством прекрасных характеристик, и одной из них является теплопроводность меди.

Если речь зашла об этой характеристике, то надо пояснить, о чем идет речь. Теплопроводностью называют способность вещества передавать тепло от нагретого участка к холодному. Так вот, теплопроводность меди одна из самых высоких среди металлов. Как можно оценить такое свойство, как хорошее или как плохое?

Если спросить кулинаров и поваров, они скажут, как хорошее, благодаря чему наилучшим образом передает тепло от огня к готовящемуся продукту, да и нагрев равномерно распределяется по поверхности, контактирующей с пламенем.

Конечно, и другие металлы, и не только металлы, передают тепло, или, по-другому, обладают достаточной теплопроводностью, но у меди эта способность одна из лучших, так называемый коэффициент теплопроводности меди самый высокий, выше только у серебра.

Отмеченная способность обеспечивает широкие возможности использования металла в самых разных областях. В любых системах теплообмена медь является первым кандидатом на применение. Например, в электроотопительных приборах или в радиаторе автомобиля, где нагретая охлаждающая жидкость отдает лишнее тепло.

Теперь можно попытаться понять, чем обусловлен эффект передачи тепла. Происходящее объясняется достаточно просто. Происходит равномерное распределение энергии по объему материала. Можно провести аналогию с летучим газом. Попав в какой-то замкнутый сосуд, такой газ занимает все доступное ему место. Так и здесь, если металл нагреть в какой-то отдельной области, то полученная энергия равномерно распределяется по всему материалу.

Таким явлением можно объяснить теплопроводность меди. Не вдаваясь в можно сказать, что за счет внешнего поступления энергии (нагрева) часть атомов получает дополнительную энергию и затем передает ее другим атомам. Энергия (нагрев) распространяется по всему объему предмета, вызывая его общий нагрев. Подобное происходит с любым веществом.

Разница только в том, что медь, теплопроводность которой очень высокая, хорошо передает тепло, а другие вещества делают то же самое значительно хуже. Но во многих случаях это может быть и нужным свойством. На плохо проводить тепло основана теплоизоляция, за счет плохой передачи тепла не происходит его потерь. Теплоизоляция в домах позволяет сохранять комфортные условия проживания в самые суровые морозы.

Обмен энергией, или, как в нашем случае, передача тепла, может осуществляться и между разными материалами, если они находятся в физическом контакте. Именно это происходит, когда мы ставим чайник на огонь. Он нагревается, а затем от посуды нагревается вода. За счет свойств материала происходит передача тепла. Теплопередача зависит от многих факторов, в том числе от свойств самого материала, таких как его чистота. Так, если теплопроводность меди лучше, чем у других металлов, то уже ее сплавы, бронза и латунь обладают значительно худшей теплопроводностью.

Говоря об этих свойствах, нельзя не отметить, что теплопроводность зависит от температуры. Даже у самой чистой меди, с содержанием 99,8%, с ростом температуры коэффициент теплопроводности падает, а у других металлов, например, марганцевой латуни, с повышением температуры коэффициент растет.

В изложенном описании дано объяснение такого понятия, как теплопроводность, объяснена физическая суть явления, на примере меди и других веществ рассмотрены некоторые варианты применения этих свойств в повседневной жизни.

В таблице приведены значения теплопроводности латуни, бронзы, а также медно-никелевых сплавов (константана, копели, манганина и др.) в зависимости от температуры — в интервале от 4 до 1273 К.

Теплопроводность латуни, бронзы и других сплавов на основе меди при нагревании увеличивается. По данным таблицы, наибольшей теплопроводностью из рассмотренных сплавов при комнатной температуре обладает латунь Л96 . Ее теплопроводность при температуре 300 К (27°С) равна 244 Вт/(м·град).

Также к медным сплавам с высокой теплопроводностью можно отнести: латунь ЛС59-1, томпак Л96 и Л90, томпак оловянистый ЛТО90-1, томпак прокатный РТ-90. Кроме того, теплопроводность латуни в основном выше теплопроводности бронзы. Следует отметить, что к бронзам с высокой теплопроводностью относятся: фосфористая, хромистая и бериллиевая бронзы, а также бронза БрА5.

Медным сплавом с наименьшей теплопроводностью является марганцовистая бронза — ее коэффициент теплопроводности при температуре 27°С равен 9,6 Вт/(м·град).

Теплопроводность медных сплавов всегда ниже теплопроводности при прочих равных условиях. Кроме того, теплопроводность медно-никелевых сплавов имеет особенно низкое значение. Самым теплопроводным из них при комнатной температуре является мельхиор МНЖМц 30-0,8-1 с теплопроводностью 30 Вт/(м·град).

Таблица теплопроводности латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов

Сплав	Температура, К	Теплопроводность, Вт/(м·град)
Медно-никелевые сплавы
Бериллиевая медь	300	111
Константан зарубежного производства	4…10…20…40…80…300	0,8…3,5…8,8…13…18…23
Константан МНМц40-1,5	273…473…573…673	21…26…31…37
Копель МНМц43-0,5	473…1273	25…58
Манганин зарубежного производства	4…10…40…80…150…300	0,5…2…7…13…16…22
Манганин МНМц 3-12	273…573	22…36
Мельхиор МНЖМц 30-0,8-1	300	30
Нейзильбер	300…400…500…600…700	23…31…39…45…49
Латунь
Автоматная латунь UNS C36000	300	115
Л62	300…600…900	110…160…200
Л68 латунь деформированная	80…150…300…900	71…84…110…120
Л80 полутомпак	300…600…900	110…120…140
Л90	273…373…473…573…673…773…873	114…126…142…157…175…188…203
Л96 томпак волоченый	300…400…500…600…700…800	244…245…246…250…255…260
	300…600…900	84…120…150
ЛМЦ58-2 латунь марганцовистая	300…600…900	70…100…120
ЛО62-1 оловянистая	300	99
ЛО70-1 оловянистая	300…600	92…140
ЛС59-1 латунь отожженая	4…10…20…40…80…300	3,4…10…19…34…54…120
ЛС59-1В латунь свинцовистая	300…600…900	110…140…180
ЛТО90-1 томпак оловянистый	300…400…500…600…700…800…900	124…141…157…174…194…209…222
Бронза
БрА5	300…400…500…600…700…800…900	105…114…124…133…141…148…153
БрА7	300…400…500…600…700…800…900	97…105…114…122…129…135…141
БрАЖМЦ10-3-1,5	300…600…800	59…77…84
БрАЖН10-4-4	300…400…500	75…87…97
БрАЖН11-6-6	300…400…500…600…700…800	64…71…77…82…87…94
БрБ2, отожженая при 573К	4…10…20…40…80	2,3…5…11…21…37
БрКд	293	340
БрКМЦ3-1	300…400…500…600…700	42…50…55…54…54
БрМЦ-5	300…400…500…600…700	94…103…112…122…127
БрМЦС8-20	300…400…500…600…700…800…900	32…37…43…46…49…51…53
БрО10	300…400…500	48…52…56
БрОС10-10	300…400…600…800	45…51…61…67
БрОС5-25	300…400…500…600…700…800…900	58…64…71…77…80…83…85
БрОФ10-1	300…400…500…600…700…800…900	34…38…43…46…49…51…52
БрОЦ10-2	300…400…500…600…700…800…900	55…56…63…68…72…75…77
БрОЦ4-3	300…400…500…600…700…800…900	84…93…101…108…114…120…124
БрОЦ6-6-3	300…400…500…600…700…800…900	64…71…77…82…87…91…93
БрОЦ8-4	300…400…500…600…700…800…900	68…77…83…88…93…96…100
Бронза алюминиевая	300	56
Бронза бериллиевая состаренная	20…80…150…300	18…65…110…170
Бронза марганцовистая	300	9,6
Бронза свинцовистая производственная	300	26
Бронза фосфористая 10%	300	50
Бронза фосфористая отожженая	20…80…150…300	6…20…77…190
Бронза хромистая UNS C18200	300	171

Примечание: Температура в таблице дана в градусах !

Температура плавления латуни

Температура плавления латуни рассмотренных марок изменяется в интервале от 865 до 1055 °С. Наиболее легкоплавкой является марганцовистая латунь ЛМц58-2 с температурой плавления 865°С. Также к легкоплавким латуням можно отнести: Л59, Л62, ЛАН59-3-2, ЛКС65-1,5-3 и другие.

Наибольшую температуру плавления имеет латунь Л96 (1055°С). Среди тугоплавких латуней по данным таблицы можно также выделить: латунь Л90, ЛА85-0,5, томпак оловянистый ЛТО90-1.

Температура плавления латуни

Латунь	t, °С	Латунь	t, °С
Л59	885	ЛМц55-3-1	930
Л62	898	ЛМц58-2 латунь марганцовистая	865
Л63	900	ЛМцА57-3-1	920
Л66	905	ЛМцЖ52-4-1	940
Л68 латунь деформированная	909	ЛМцОС58-2-2-2	900
Л70	915	ЛМцС58-2-2	900
Л75	980	ЛН56-3	890
Л80 полутомпак	965	ЛН65-5	960
Л85	990	ЛО59-1	885
Л90	1025	ЛО60-1	885
Л96 томпак волоченый	1055	ЛО62-1 оловянистая	885
ЛА67-2,5	995	ЛО65-1-2	920
ЛА77-2	930	ЛО70-1 оловянистая	890
ЛА85-0,5	1020	ЛО74-3	885
ЛАЖ60-1-1	904	ЛО90-1	995
ЛАЖМц66-6-3-2	899	ЛС59-1	900
ЛАН59-3-2 латунь алюминиево-никелевая	892	ЛС59-1В латунь свинцовистая	900
ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5	940	ЛС60-1	900
ЛЖМц59-1-1	885	ЛС63-3	885
ЛК80-3	900	ЛС64-2	910
ЛКС65-1,5-3	870	ЛС74-3	965
ЛКС80-3-3	900	ЛТО90-1 томпак оловянистый	1015

Температура плавления бронзы

Температура плавления бронзы находится в диапазоне от 854 до 1135°С. Наибольшей температурой плавления обладает бронза АЖН11-6-6 — она плавится при температуре 1408 К (1135°С). Температура плавления этой бронзы даже выше, чем , которая составляет 1084,6°С.

К бронзам с невысокой температурой плавления можно отнести: БрОЦ8-4, БрБ2, БрМЦС8-20, БрСН60-2,5 и подобные.

Температура плавления бронзы

Бронза	t, °С	Бронза	t, °С
БрА5	1056	БрОС8-12	940
БрА7	1040	БрОСН10-2-3	1000
БрА10	1040	БрОФ10-1	934
БрАЖ9-4	1040	БрОФ4-0.25	1060
БрАЖМЦ10-3-1,5	1045	БрОЦ10-2	1015
БрАЖН10-4-4	1084	БрОЦ4-3	1045
БрАЖН11-6-6	1135	БрОЦ6-6-3	967
БрАЖС7-1,5-1,5	1020	БрОЦ8-4	854
БрАМЦ9-2	1060	БрОЦС3,5-6-5	980
БрБ2	864	БрОЦС4-4-17	920
БрБ2,5	930	БрОЦС4-4-2,5	887
БрКМЦ3-1	970	БрОЦС5-5-5	955
БрКН1-3	1050	БрОЦС8-4-3	1015
БрКС3-4	1020	БрОЦС3-12-5	1000
БрКЦ4-4	1000	БрОЦСН3-7-5-1	990
БрМГ0,3	1076	БрС30	975
БрМЦ5	1007	БрСН60-2,5	885
БрМЦС8-20	885	БрСУН7-2	950
БрО10	1020	БрХ0,5	1073
БрОС10-10	925	БрЦр0,4	965
БрОС10-5	980	Кадмиевая	1040
БрОС12-7	930	Серебряная	1082
БрОС5-25	899	Сплав ХОТ	1075

Примечание: температуру плавления и кипения других металлов можно найти в .

Источники:

Физические величины. Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

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 .

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 .

Серебро имеет относительно не высокую величину теплоемкости по сравнению с . Например, теплоемкость равна 904 Дж/(кг·град), меди — 385 Дж/(кг·град). Удельная теплоемкость серебра при нагревании увеличивается. Ее поведение для этого металла в твердом состоянии подобно таковому для меди, но скачки теплоемкости при плавлении имеют противоположные направления. В целом, рост С р к температуре плавления по сравнению с классическим значением , составляет около 30%.

Теплоемкость серебра изменяется в пределах от 235,4 (при комнатной температуре) до 310,2 Дж/(кг·град) — в расплавленном состоянии. При переходе в жидкое состояние теплоемкость серебра увеличивается и при последующем росте температуры остается практически постоянной. При обычной температуре значение удельной теплоемкости серебра составляет 235,4 Дж/(кг·град). Следует отметить, что коэффициент электронной теплоемкости Ag равен 0,68 мДж/(моль·К 2).

Плотность и удельная теплоемкость серебра

t, °С	ρ, кг/м 3	С р, Дж/(кг·град)	t, °С	ρ, кг/м 3	С р, Дж/(кг·град)
-73	10540	—	627	10130	276,5
27	10493	235,4	727	10050	284,2
127	10430	239,2	827	9970	292,3
227	10370	243,9	927	9890	297
327	10300	249,7	962	9320	310,2
427	10270	255,6	1127	9270	310,2
527	10200	262,1	1327	—	310,2

Серебро относится к металлам с высокой теплопроводностью — теплопроводность серебра при комнатной температуре составляет 429 Вт/(м·град). Например, у меди значение коэффициента теплопроводности ниже — равна 401 Вт/(м·град).

С повышением температуры теплопроводность серебра λ уменьшается. Особенно резкое снижение теплопроводности этого металла происходит при его плавлении. Коэффициент теплопроводности жидкого серебра равен 160 Вт/(м·град) при температуре плавления. При дальнейшем нагревании расплавленного серебра его теплопроводность начинает расти.

Удельное электрическое сопротивление серебра при комнатной температуре равно 1,629·10 -8 Ом·м. В процессе нагрева этого металла его сопротивление увеличивается, например при температуре 927°С, удельное сопротивление серебра имеет значение 8,089·10 -8 Ом·м. Переход этого металла в жидкое состояние приводит к двукратному росту его электрического сопротивления — при температуре плавления 962°С оно достигает величины 17,3·10 -8 Ом·м.

Коэффициент температуропроводности серебра при обычных температурах равен 174·10 -6 м 2 /с и при нагревании уменьшается. При плавлении этого драгоценного металла его температуропроводность значительно снижается, однако последующий нагрев приводит к росту коэффициента температуропроводности.

Теплопроводность серебра, его удельное сопротивление и температуропроводность

t, °С	λ, Вт/(м·град)	ρ·10 8 Ом·м	а·10 6 , м 2 /с	t, °С	λ, Вт/(м·град)	ρ·10 8 Ом·м	а·10 6 , м 2 /с
-223	—	0,104	—	527	398,3	4,912	149
-173	—	0,418	—	627	389,8	5,638	143
-73	430	1,029	181	727	380,7	6,396	137
27	429,5	1,629	174	827	369,6	7,215	131
127	424,1	2,241	170	927	358,5	8,089	124
227	418,6	2,875	166	962	160	17,3	55,4
327	414	3,531	161	1127	167	18,69	58
427	406,9	4,209	155	1327	174	20,38	—

Cтраница 1

Теплопроводность меди меньше теплопроводности серебра и золота и равна соответственно 73 2 и 88 8 % теплопроводности последних двух металлов.

Теплопроводность меди равна & т 3 9 Вт / (см — К), теплоемкостью стержня пренебречь.

Теплопроводность меди и алюминия, как и теплопроводность других чистых металлов, растет с повышением температуры.

Теплопроводность меди при комнатной температуре в 6 раз больше теплопроводности технического железа, поэтому сварка меди и ее сплавов должна производиться с увеличенной погонной тепловой энергией, а во многих случаях с предварительным и сопутствующим подогревом основного металла.

Теплопроводность меди заметно не изменяется под влиянием висмута, свинца, серы, селена, сильно понижается под влиянием незначительных количеств мышьяка, алюминия, снижается под влиянием сурьмы.

Теплопроводность меди примерно в 1 000 раз больше, чем теплопроводность изоляции, так что тепловым сопротивлением проводника в радиальном направлении можно пренебречь по сравнению с тепловым сопротивлением изоляции. Кроме того, легко обнаружить, что благодаря симметричному расположению проводников плоскости, отделяющие друг от друга смежные слои проводников, являются поверхностями равного уровня температурного поля. Результирующая теплопроводность этого эквивалентного тела соответствует результирующей теплопроводности всей обмотки, если только мы полагаем, что обмотка состоит из слоев, содержащих проводники одного и того же поперечного сечения с изоляцией одинаковой толщины.

Поскольку теплопроводность меди достаточно велика, температуры блока на его поверхности и под датчиком отличаются весьма незначительно. Это обстоятельство было использовано при определении истинных потоков следующим образом.

Хотя теплопроводность меди в 8 раз, а тепловое расширение в 2 раза выше, нем у малоуглеродистой стали, высокая температура ацетилено-кислородного пламени позволяет производить сварку меди плавлением; однако получить сварные швы удовлетворительного качества при сварке технически чистой меди трудно. Эта медь содержит 0 025 — 0 1 % кислорода в виде эвтектики Си2О — Си (3 6 % Си2О), которая придает литому металлу хрупкость.

Коэффициент теплопроводности меди, серебра и стали изменяется с температурой незначительно, теплопроводность алюминия возрастает в интервале 0 — 400 С приблизительно в 1 6 раза. При высоких температурах серебро испаряется интенсивнее меди, а медь окисляется и взаимодействует с парами теллуридов. Поэтому для медных шин целесообразно использовать защиту слоем железа. Контакт шин с термоэлементами осуществляется через промежуточные слои, исключающие диффузию материала шины в термоэлектрический материал.

Какой же все таки поставить радиатор? Я думаю каждый из нас задавался таким же вопросом придя на рынок или в магазин запчастей, осматривая огромный выбор радиаторов на любой вкус, удовлетворяющий даже самого извращенного привереды. Хочешь двух рядный, трех рядный, побольше, поменьше, с крупной секцией с мелкой, алюминиевый, медный. Вот именно из какого металла изготовлен радиатор и пойдет речь.

Одни считают, что медь. Это своеобразные староверы, так бы назвали их в XVII веке. Да, если взять не новые автомобили XX века, то тогда повсеместно устанавливались медные радиаторы. Не зависимо от марки и модели, была ли это бюджетная микролитражка или тяжеловесный многотонный грузовик. Но есть и другая армия автовладельцев утверждая что радиаторы изготовленные из алюминия лучше медных. Потому как их устанавливают на новые современные автомобили, на сверхмощные двигатели требующие качественного охлаждения.

И что самое интересное они все правы. И у тех и у других есть свои плюсы и естественно минусы. А теперь небольшой урок физики. Самым отличным показателем, на мой взгляд, являются цифры, а именно коэффициент теплопроводности. Если сказать по простому то это способность вещества передавать тепловую энергию от одного вещества другому. Т.е. у нас имеется ОЖ, радиатор из N-ного металла и окружающая среда. Теоретически чем выше коэффициент тем быстрее радиатор будет забирать тепловую энергию у ОЖ и быстрее отдавать в окружающую среду.

Итак, теплопроводность меди составляет 401 Вт/(м*К), а алюминия — от 202 до 236 Вт/(м*К). Но это в идеальных условиях. Казалось бы медь выиграла в данном споре, да это «+1» за медные радиаторы. Теперь кроме всего необходимо рассмотреть собственно конструкцию самих радиаторов.

Я нашел два вида радиаторов в основе которых лежат алюминиевые и стальные трубки. Вот еще не маловажная часть, т.к. коэффициент теплопроводности стали очень мал по сравнению с алюминием, всего лишь 47 Вт/(м*К). И собственно только из-за высокой разности показателей, уже не стоит устанавливать алюминиевые радиаторы со стальными трубками. Хотя они прочнее чистокровных алюмишек и снижают риски протечки от высокого давления, например при заклинившем клапане в крышке расширительного бачка. Высокая концентрация алюминиевых пластин на трубках увеличивает площадь радиатора обдуваемого воздухом тем самым увеличивая его эффективность, но при этом увеличивается сопротивление воздушного потока и снижается объем прокачиваемого воздуха.

Ценовая политика же на рынке сложилась таким образом что медные радиаторы значительно дороже алюминиевых. Из общей картины можно сделать вывод что и те и другие радиаторы по своему хороши. Какой же все таки выбрать? Этот вопрос остается за вами.

Медный или алюминиевый радиатор?

Это сложный вопрос со многими факторами. Давайте посмотрим на некоторые физические свойства:

теплопроводность (Wм ⋅ КWм⋅К)
- медь: 400
- алюминий: 235
объемная теплоемкость (Jс м3⋅ КJсм3⋅К)
- медь: 3,45
- алюминий: 2,42
плотность (граммс м3граммсм3)
- медь: 8,96
- алюминий: 2,7
анодный индекс (ВВ)
- медь: -0,35
- алюминий: -0,95

Что означают эти свойства? Для всех последующих сравнений рассмотрим два материала одинаковой геометрии.

Более высокая теплопроводность меди означает, что температура на радиаторе будет более равномерной. Это может быть выгодно, так как концы радиатора будут теплее (и, следовательно, более эффективно излучающими), а горячая точка, прикрепленная к тепловой нагрузке, будет холоднее.

Более высокая объемная теплоемкость меди означает, что для повышения температуры радиатора потребуется больше энергии. Это означает, что медь способна «сгладить» тепловую нагрузку более эффективно. Это может означать, что короткие периоды тепловой нагрузки приводят к снижению пиковой температуры.

Очевидно, что более высокая плотность меди делает ее тяжелее.

Различный анодный индекс материалов может сделать один материал более благоприятным, если гальваническая коррозия вызывает беспокойство. Что будет более благоприятным, будет зависеть от того, какие другие металлы контактируют с радиатором.

Основываясь на этих физических свойствах, медь, казалось бы, обладает превосходными тепловыми характеристиками в каждом случае. Но как это перевести на реальную производительность? Мы должны учитывать не только материал радиатора, но и то, как этот материал взаимодействует с окружающей средой. Интерфейс между радиатором и его окружением (обычно воздушным) очень важен. Кроме того, особая геометрия радиатора также важна. Мы должны рассмотреть все эти вещи.

Исследование Майкла Хаскелла « Сравнение влияния различных теплоотводящих материалов на эффективность охлаждения» теплоотводящих проведены некоторые эмпирические и вычислительные тесты на радиаторах из алюминия, меди и графита из пены одинаковой геометрии. Я могу существенно упростить результаты: (и я буду игнорировать графитовый пенный радиатор)

Для конкретной тестируемой геометрии алюминий и медь имели очень схожие характеристики, при этом медь была немного лучше. Чтобы дать вам представление, при потоке воздуха 1,5 м / с тепловое сопротивление меди от нагревателя к воздуху составляло 1,637 К / Вт, а у алюминия — 1,677. Эти цифры настолько близки, что было бы трудно обосновать дополнительные расходы и вес меди.

По мере того как теплоотвод становится большим по сравнению с охлаждаемой деталью, медь приобретает преимущество над алюминием благодаря более высокой теплопроводности. Это связано с тем, что медь способна поддерживать более равномерное распределение тепла, более эффективно отводя тепло к конечностям и более эффективно используя всю излучающую площадь. В том же исследовании было проведено вычислительное исследование для кулера с большим процессором и рассчитано тепловое сопротивление 0,57 К / Вт для меди и 0,69 К / Вт для алюминия.

Теплопроводность строительных материалов, что это, таблица

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Содержание статьи

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала	Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
	В сухом состоянии	При нормальной влажности	При повышенной влажности
Войлок шерстяной	0,036-0,041	0,038-0,044	0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3	0,036	0,042	0,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3	0,035	0,041	0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3	0,036	0,042	0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3	0,037	0,043	0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3	0,038	0,045	0,048
Стекловата 15 кг/м3	0,046	0,049	0,055
Стекловата 17 кг/м3	0,044	0,047	0,053
Стекловата 20 кг/м3	0,04	0,043	0,048
Стекловата 30 кг/м3	0,04	0,042	0,046
Стекловата 35 кг/м3	0,039	0,041	0,046
Стекловата 45 кг/м3	0,039	0,041	0,045
Стекловата 60 кг/м3	0,038	0,040	0,045
Стекловата 75 кг/м3	0,04	0,042	0,047
Стекловата 85 кг/м3	0,044	0,046	0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)	0,036-0,041	0,038-0,044	0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)	0,029	0,030	0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3	0,11	0,14	0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3	0,13	0,22	0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3	0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3	0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3	0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3	0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3	0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3	0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3	0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3	0,073
Эковата	0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3	0,029	0,031	0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3	0,035	0,036	0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3	0,041	0,042	0,04
Пенополиэтилен сшитый	0,031-0,038
Вакуум	0
Воздух +27°C. 1 атм	0,026
Ксенон	0,0057
Аргон	0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)	0,014-0,021
Шлаковата	0,05
Вермикулит	0,064-0,074
Вспененный каучук	0,033
Пробка листы 220 кг/м3	0,035
Пробка листы 260 кг/м3	0,05
Базальтовые маты, холсты	0,03-0,04
Пакля	0,05
Перлит, 200 кг/м3	0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3	0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3	0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3	0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3	0,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3	0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3	0,078
Пробка техническая, 50 кг/м3	0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Сравнивают самые разные материалы

Название материала, плотность	Коэффициент теплопроводности
	в сухом состоянии	при нормальной влажности	при повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор)	0,58	0,76	0,93
Известково-песчаный раствор	0,47	0,7	0,81
Гипсовая штукатурка	0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3	0,21	0,33	0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3	0,29	0,38	0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3	0,23	0,39	0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3	0,31	0,48	0,55
Оконное стекло	0,76
Арболит	0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3	1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3	0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3	0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3	0,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3	0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3	0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный	0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3	0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3	0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3	0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3	0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3	0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3	0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3	0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3	0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3	0,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР	0,56	0,7	0,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)	0,35	0,47	0,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)	0,41	0,52	0,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)	0,47	0,58	0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)	0,7	0,76	0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот	0,64	0,7	0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот	0,52	0,64	0,76
Известняк 1400 кг/м3	0,49	0,56	0,58
Известняк 1+600 кг/м3	0,58	0,73	0,81
Известняк 1800 кг/м3	0,7	0,93	1,05
Известняк 2000 кг/м3	0,93	1,16	1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3	0,35
Гранит	3,49
Мрамор	2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3	0,1	0,11	0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3	0,108	0,12	0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3	0,115-0,12	0,125	0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3	0,12	0,13	0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3	0,13	0,14	0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3	0,14	0,15	0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3	0,14	0,17	0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3	0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3	0,35	0,50	0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3	0,23	0,35	0,41
Глина, 1600-2900 кг/м3	0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3	1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3	0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3	0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3	0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3	0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м3	0,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3	0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3	1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3	0,15	0,19	0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3	0,15	0,34	0,36
Фанера клеенная	0,12	0,15	0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3	0,06	0,07	0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3	0,08	0,11	0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3	0,11	0,13	0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3	0,13	0,19	0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3	0,15	0,23	0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3	0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3	0,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3	0,2	0,29	0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3	0,29	0,35	0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3	0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3	0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3	0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3	0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3	0,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3	0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3	0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3	1,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м3	0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3	0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3	0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3	1,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование	Коэффициент теплопроводности
	В сухом состоянии	При нормальной влажности	При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон	0,09	0,14	0,18
Сосна, ель вдоль волокон	0,18	0,29	0,35
Дуб вдоль волокон	0,23	0,35	0,41
Дуб поперек волокон	0,10	0,18	0,23
Пробковое дерево	0,035
Береза	0,15
Кедр	0,095
Каучук натуральный	0,18
Клен	0,19
Липа (15% влажности)	0,15
Лиственница	0,13
Опилки	0,07-0,093
Пакля	0,05
Паркет дубовый	0,42
Паркет штучный	0,23
Паркет щитовой	0,17
Пихта	0,1-0,26
Тополь	0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название	Коэффициент теплопроводности	Название	Коэффициент теплопроводности
Бронза	22-105	Алюминий	202-236
Медь	282-390	Латунь	97-111
Серебро	429	Железо	92
Олово	67	Сталь	47
Золото	318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5 кирпича.
Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.
Рассчитывать придется все ограждающие конструкции
Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Железо теплопроводность и электропроводность

5 — 9 классы
Химия
8 баллов

свойства железа и серы (агр.состояние. теплопроводность электропроводность . запах

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.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

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.

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.

В таблице приведена плотность железа d, а также значения его удельной теплоемкости C_p, температуропроводности a, коэффициента теплопроводности λ, удельного электрического сопротивления ρ, функции Лоренца L/L_{при различных температурах — в диапазоне от 100 до 2000 К.}

Свойства железа существенно зависят от температуры: при нагревании этого металла его плотность, теплопроводность и температуропроводность уменьшаются, а значение удельной теплоемкости железа растет.

Плотность железа равна 7870 кг/м 3 при комнатной температуре. При нагревании железа его плотность снижается. Поскольку железо является основным элементом в составе стали, то плотность железа определяет и значение плотности стали. Зависимость плотности железа от температуры слабая — при его нагревании плотность металла снижается и принимает минимальное значение 7040 кг/м 3 при температуре плавления, равной 1810 К или 1537°С.

Удельная теплоемкость железа, по данным таблицы, имеет значение 450 Дж/(кг·град) при температуре 27°С. В зависимости от структуры удельная теплоемкость твердого железа при увеличении температуры изменяется по-разному. По значениям в таблице видны характерный максимум теплоемкости железа вблизи T_c и скачки при структурных переходах и при плавлении.

В расплавленном состоянии свойства железа претерпевают изменения. Так, плотность жидкого железа уменьшается и становиться равной 7040 кг/м 3 . Удельная теплоемкость железа в расплавленном состоянии имеет величину 835 Дж/(кг·град), а теплопроводность железа снижается до значения 39 Вт/(м·град). При этом удельное электрическое сопротивление этого металла увеличивается и при 2000 К принимает значение 138·10 -8 Ом·м.

Теплопроводность железа при комнатной температуре равна 80 Вт/(м·град). С ростом температуры теплопроводность железа снижается — она имеет отрицательный температурный коэффициент в области температуры 100-1042 К, а затем начинает слабо расти. Минимальное значение теплопроводности железа составляет 25,4 Вт/(м·град) вблизи точки Кюри. При β-γ переходе наблюдается слабое изменение теплопроводности, которое также имеет место и при γ-δ переходе.

Теплопроводность железа резко падает по мере увеличения количества примесей, особенно кремния и серы. Наивысшей теплопроводностью обладает очень чистое электролитическое железо — его теплопроводность при 27°С равна 95 Вт/(м·град).

Зависимость коэффициента теплопроводности железа от температуры также определяется степенью чистоты этого металла. Чем железо чище, тем выше его теплопроводность и тем больше по абсолютной величине она снижается с повышением температуры.

«>

Теплопроводность металлов и сплавов таблица

Пояснения сравнительных величин приборов отопления

Из представленных выше данных, видно, что наиболее высоким показателем теплоотдачи обладает биметаллическое отопительное устройство. Конструктивно такой прибор представлен компанией RIFAR в ребристом алюминиевом корпусе. в котором располагаются металлические трубки, вся конструкция крепится сварным каркасом. Этот вид батарей ставится в домах с большой этажностью, а также в коттеджах и частных домах. К недостатку этого вида отопительного устройства относится его дороговизна.

Важно! Когда этот вид батарей ставится в домах с большим количеством этажей, рекомендуется иметь собственную котельную станцию, в которой есть узел водоподготовки. Это условие предварительной подготовки теплоносителя связано со свойствами алюминиевых батарей

они могут подвергаться электрохимической коррозии, когда он поступает в некачественном виде через центральную сеть отопления. По этой причине отопительные приборы из алюминия рекомендуется ставить в отдельных системах отопления.

Чугунные батареи в этой сравнительной системе параметров значительно проигрывают, у них низкая теплоотдача, большой вес отопительного прибора. Но, несмотря на эти показатели, радиаторы МС-140 пользуются спросом населения, причиной которого являются такие факторы:

Длительность безаварийной эксплуатации, что важно в отопительных системах.
Стойкость к негативному воздействию (коррозии) теплового носителя.
Тепловая инерционность чугуна.

Данный вид устройств отопления работает более 50 лет, для него нет разницы в качестве подготовки теплового носителя. Нельзя их ставить в домах, где, возможно, высокое рабочее давление сети отопления, чугун не относится к прочным материалам.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже было упомянуто выше. Но для того чтобы сравнение радиаторов отопления было корректным, его надо производить не только по теплоотдаче, но и по другим важным параметрам:

рабочему и максимальному давлению;
количеству вмещаемой воды;
массе.

Ограничение по величине рабочего давления определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота столба воды может достичь сотни метров. Кстати сказать, это ограничение не касается частных домов, где давление в сети не бывает высоким по определению. Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в системе, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при определении места и способа его крепления.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Теплопроводность и плотность алюминия

В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Свойства алюминия даны в широком диапазоне температуры — от минус 223 до 1527°С (от 50 до 1800 К).

Как видно из таблицы, теплопроводность алюминия при комнатной температуре равна около 236 Вт/(м·град), что позволяет применять этот материал для изготовления радиаторов и различных теплоотводов.

Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. У какого металла теплопроводность больше? Известно, что теплопроводность алюминия при средних и высоких температурах все-таки меньше, чем у меди, однако, при охлаждении до 50К, теплопроводность алюминия существенно возрастает и достигает значения 1350 Вт/(м·град). У меди же при такой низкой температуре значение теплопроводности становится ниже, чем у алюминия и составляет 1250 Вт/(м·град).

Алюминий начинает плавиться при температуре 933,61 К (около 660°С), при этом некоторые его свойства претерпевают значительные изменения. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются.

Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Например, при температуре 27°С плотность алюминия равна 2697 кг/м 3 , а при нагревании этого металла до температуры плавления (660°С), его плотность становится равной 2368 кг/м 3 . Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании.

отсюда

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. Читать далее →

Медные трубки в основе радиатора, так же медные ленты воздушного радиатора для передачи полученного тепла в окружающую среду. Крупные ячейки сот радиатора позволяют снизить потери скорости воздушного потока и позволяют прокачать большой объем воздуха за единицу времени. Слишком малая концентрация ленточной части радиатора снижает эффективность теплопередачи и увеличивает концентрацию и силу локального нагрева радиатора.

Как правильно сделать расчет тепловой мощности

Грамотное обустройство системы отопления в доме не может обойтись без теплового расчета мощности отопительных устройств необходимых для обогрева помещений. Существуют простые проверенные способы расчета тепловой отдачи отопительного прибора. необходимой для обогрева комнаты. Здесь также учитывается расположение помещения в доме по сторонам света.

Южная сторона дома обогревается на метр кубический помещения 35 Вт. тепловой мощности.
Северные комнаты дома на метр кубический обогреваются 40 Вт. тепловой мощности.

Для получения общей тепловой мощности необходимой для обогрева помещений дома надо реальный объем комнаты умножить на представленные величины и сложить их по количеству комнат.

Важно! Представленный вид расчета не может быть точным, это укрупненные величины, ими пользуются для общего представления необходимого количества отопительных приборов. Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия

По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT)

Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия. По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT).

Что это такое, как понимать? Паспортный тепловой поток секции батареи может быть получен при соблюдении условия подачи теплового носителя с температурой 105 градусов. Для получения в обратной системе отопления дома температуры 70 градусов. Начальная температура в комнате принимается за 18 градусов тепла.

теплоноситель нагрет до 105 градусов

DT= (температура носителя подачи + температура носителя обратки)/2, минус комнатная температура. Затем данные в паспорте изделия умножить на коэффициент поправочный, которые для разных значений DT приводятся в специальных справочниках. На практике это выглядит так:

Система отопительная работает в прямой подаче 90 градусов в обработке 70 градусов, комнатная температура 20 градусов.
По формуле получается (90+70)/2-20=60, DT= 60

По справочнику ищем коэффициент для этой величины, он равен 0,82. В нашем случае тепловой поток 204 умножаем на коэффициент 0,82, получаем реальный поток мощности = 167 Вт.

Сравнение по тепловой мощности

Если вы внимательно изучили предыдущий раздел, то должны понимать, что на теплоотдачу очень влияют температуры воздуха и теплоносителя, а эти характеристики мало зависят от самого радиатора. Но есть и третий фактор — площадь поверхности теплообмена, а тут конструкция и форма изделия играет большую роль. Поэтому идеально сравнить стальной панельный обогреватель с чугунным затруднительно, их поверхности слишком разные.

Четвертый фактор, влияющий на теплоотдачу, — это материал, из коего изготовлен отопительный прибор. Сравните сами: 5 секций алюминиевого радиатора GLOBAL VOX высотой 600 мм отдаст 635 Вт при DT = 50 °С. Чугунная ретро батарея DIANA (GURATEC) такой же высоты и таким же числом секций сможет выдать только 530 Вт при тех же условиях (Δt = 50 °С). Эти данные опубликованы на официальных сайтах производителей.

Примечание. Характеристики алюминиевых и биметаллических продуктов с точки зрения тепловой мощности практически идентичны, сравнивать их нет смысла.

Можно попытаться провести сравнение алюминия со стальным панельным радиатором, взяв ближайший типоразмер, подходящий по габаритам. Упомянутые 5 алюминиевых секций GLOBAL высотой 600 мм имеют общую длину около 400 мм, что соответствует стальной панели KERMI 600х400. Выходит, что даже трехрядный стальной прибор (тип 30) выдаст лишь 572 Вт при Δt = 50 °С. Но надо учитывать, что глубина радиатора GLOBAL VOX составляет всего 95 мм, а панели KERMI – почти 160 мм. То есть, высокая теплоотдача алюминия дает о себе знать, что отражается на габаритах.

В условиях индивидуальной системы отопления частного дома батареи одинаковой мощности, но из различных металлов, работать будут по-разному. Поэтому и сравнение довольно предсказуемо:

Биметаллические и алюминиевые изделия быстро прогреваются и остывают. Отдавая больше теплоты за промежуток времени, они возвращают более холодную воду в систему.
Стальные панельные радиаторы занимают среднюю позицию, так как передают тепло не настолько интенсивно. Зато они дешевле и проще в монтаже.
Самые инертные и дорогие – это обогреватели из чугуна, им присущ долгий разогрев и остывание, из-за чего появляется небольшое запаздывание при автоматическом регулировании расхода теплоносителя термостатическими головками.

Из всего вышесказанного напрашивается простой вывод

Не суть важно, из какого материала изготовлен радиатор, главное, чтобы он был верно подобран по мощности и подходил пользователю во всех отношениях. А вообще, для сравнения не помешает ознакомиться со всеми нюансами работы того или иного прибора, а также где какой можно устанавливать

Расчет тепловой мощности

Для организации обогрева помещений необходимо знать требуемую мощность на каждое из них, после чего произвести расчет теплоотдачи радиатора. Расход тепла на обогрев комнаты определяется достаточно простым способом. В зависимости от расположения принимается величина теплоты на обогрев 1 м3 комнаты, она составляет 35 Вт/ м3 для южной стороны здания и 40 Вт/ м3 – для северной. Реальный объем помещения умножается на эту величину и получаем требуемую мощность.

Внимание! Приведенный метод подсчета необходимой мощности является укрупненным, его результаты учитываются только в качестве ориентира. Для того чтобы рассчитать алюминиевые или биметаллические батареи, надо отталкиваться от характеристик, указанных в документации производителя

В соответствии с нормативами там дается мощность 1 секции радиатора при DT = 70. Это означает, что 1 секция даст указанный тепловой поток при температуре теплоносителя на подаче 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. При этом расчетная температура внутренней среды принимается 18 ºС

Для того чтобы рассчитать алюминиевые или биметаллические батареи, надо отталкиваться от характеристик, указанных в документации производителя. В соответствии с нормативами там дается мощность 1 секции радиатора при DT = 70. Это означает, что 1 секция даст указанный тепловой поток при температуре теплоносителя на подаче 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. При этом расчетная температура внутренней среды принимается 18 ºС.

Исходя из нашей таблицы, теплоотдача одной секции биметаллического радиатора с межосевым размером 500 мм составляет 204 Вт, но только при температуре в подающем трубопроводе 105 ºС. В современных системах, особенно индивидуальных, настолько высокой температуры не бывает, соответственно, и отдаваемая мощность уменьшится. Чтобы узнать реальный тепловой поток, нужно вначале просчитать параметр DT для существующих условий по формуле:

DT = (tпод + tобр) / 2 – tкомн, где:

tпод – температура воды в подающем трубопроводе;
tобр – то же, в обратке;
tкомн – температура внутри комнаты.

После этого паспортная теплоотдача радиатора отопления умножается на поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от значения DT по таблице:

Например, при графике теплоносителя 80 / 60 ºС и комнатной температуре 21 ºС параметр DT будет равен (80 + 60) / 2 – 21 = 49, а поправочный коэффициент – 0.63. Тогда тепловой поток 1 секции того же биметаллического радиатора составит 204 х 0.63 = 128.5 Вт. Исходя из этого результата и подбирается количество секций.

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

Примеси в медных сплавах

отсюда

Примеси, содержащиеся в меди (и, естественно, взаимодействующие с ней), подразделяют на три группы.

Образующие с медью твердые растворы

К таким примесям относятся алюминий, сурьма, никель, железо, олово, цинк и др. Данные добавки существенно снижают электро- и теплопроводность. К маркам, которые преимущественно используются для производства токопроводящих элементов, относятся М0 и М1. Если в составе медного сплава содержится сурьма, то значительно затрудняется его горячая обработка давлением.

Не растворяющиеся в меди примеси

Сюда относятся свинец, висмут и др. Не влияющие на электропроводность основного металла, такие примеси затрудняют возможность его обработки давлением.

Примеси, образующие с медью хрупкие химические соединения

К этой группе относятся сера и кислород, который снижает электропроводность и прочность основного металла. Наличие серы в медном сплаве значительно облегчает его обрабатываемость при помощи резания.

Лучшие алюминиевые сплавы для экструдированных радиаторов

Автор: Admin | Дата: 01.12.2020

Эффективность и производительность радиатора зависят от нескольких факторов. Необходимо поддерживать идеальный баланс между этими факторами, которые включают:

Теплопроводность используемого материала
Скорость воздуха
Конструкция выступа
Обработка поверхности.

Алюминий и медь являются наиболее часто используемыми материалами для радиаторов, поскольку они обладают четко определенными тепловыми свойствами. Однако алюминий является предпочтительным материалом по нескольким причинам.

Преимущества использования алюминия перед медью в радиаторах

Хотя медь имеет более высокую теплопроводность (примерно на 60% выше, чем алюминий), ее основным недостатком является отсутствие универсальности, высокая плотность и высокая стоимость. Алюминий превосходит медь, поскольку он легкий, чрезвычайно универсальный и относительно недорогой.Кроме того, алюминий обладает хорошей проводимостью и может подвергаться экструзии, а медные радиаторы необходимо обрабатывать и шлифовать. Таким образом, алюминий является предпочтительным материалом для радиаторов, а экструзия — наиболее распространенный производственный процесс. Изготовленные на заказ алюминиевые профили идеально подходят для большинства применений и являются предпочтительным материалом для радиаторов благодаря их доступности и универсальности.

Выбор лучшего алюминиевого сплава для радиаторов

Хотя можно было бы подумать, что для теплоотвода следует использовать сплав с самой высокой теплопроводностью, мы должны учитывать его долговечность.Состояние используемого сплава также является важным фактором. Алюминиевый сплав 1050A имеет более высокую теплопроводность — 229 Вт / м • К, но с механической точки зрения он слишком мягкий, чтобы его можно было использовать для радиаторов. Следует выбирать алюминиевые сплавы серии 6000, поскольку они прочные, ковкие и идеально подходят для экструзии. Из них сплавы серий 6060, 6061 и 6063 являются наиболее предпочтительными для проектирования радиаторов. Следующая таблица даст нам лучшее представление о теплопроводности различных алюминиевых сплавов:

С.№	Алюминиевый сплав	Теплопроводность (Вт / м • К)
1	1050	229
2	6060	166
3	6061	152
4	6063	201

Идеальный алюминиевый сплав для вашего проекта

Поскольку теплопроводность сплавов серии 6000 относительно минимальна, можно сделать осознанный выбор, максимально увеличив площадь поверхности радиатора и оптимизируя воздушный поток.Следует убедиться, что радиатор прилегает к горячему компоненту и оставляет минимально возможный зазор. В то время как 6063 универсален и экономичен, 6061 имеет более высокий предел прочности на разрыв, до 240 МПа. (Предел прочности 6063 до 186 МПа). Сплав 6061 (с магнием и кремнием) — это дисперсионно-твердеющий сплав с превосходными механическими свойствами и свариваемостью.

Сделайте правильный выбор нестандартных алюминиевых профилей с наружным диаметром металла

Являясь признанным лидером в области производства алюминиевых профилей с многолетним опытом работы в отрасли, OD Metal является лучшим поставщиком технических ресурсов для ваших промышленных нужд.Доверьтесь экспертам, чтобы сделать правильный выбор алюминиевых сплавов для ваших теплообменников и теплообменников. Мы подберем для вас идеальный сплав по оптимальной цене!

Позвоните нам сегодня по телефону 1 (855) .272.3889 или по электронной почте: sales@odmetals.com

Вернуться в блог …
Титан против алюминия | Центр обработки титана
Титан — прочный и легкий материал, который используется во многих областях.Однако из-за цены его по-прежнему часто сравнивают с алюминием, который также является очень прочным металлом, но предлагает более низкую цену. Однако существует множество факторов, которые могут повлиять на окончательный выбор приложения, и необходимо учитывать как стоимость, так и характеристики металла. Простое сравнение химических и механических свойств этих металлов покажет, чем они отличаются и что может быть лучше для данной задачи.
Титан
Титан — один из наиболее распространенных металлов, встречающихся в природе.Он легкий, прочный и устойчивый к коррозии, что делает его очень желанным материалом. К сожалению, его трудно извлекать и обрабатывать, что может сделать его более дорогим, чем другие металлы. Он обладает хорошей теплопроводностью, немагнитен и нетоксичен. Помимо этого, титан также имеет следующие характеристики:
Прочность на растяжение — от 3000 до 200000 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от сплава
Коэффициент линейного теплового расширения — 8,6 x 10-6 K-1 (это немного ниже, чем у стали, но вдвое меньше, чем у алюминия)
Точка плавления — 1668 C (или 3135 F, что на 400 градусов выше стали и на 2000 градусов выше алюминия)
Температура кипения — 3287 C
Плотность — 4.506 г · см − 3 (около 60% плотности железа)
Теплопроводность — 21,9 Вт м-1 K-1
На 45% легче стали и на 60% тяжелее алюминия
Благодаря своей прочности и нетоксичности, титан часто используется в медицинском оборудовании, например, в заменителях коленного сустава, кардиостимуляторах, черепных пластинах и даже в качестве корневого устройства для дентальных имплантатов. С другой стороны, его способность противостоять коррозии делает его ценным материалом в химической и морской промышленности. Однако, поскольку это очень плохой проводник электричества, его использование в качестве проводника ограничено.
Хотя титан тяжелее алюминия, разница в прочности означает, что для выполнения этой работы потребуется гораздо меньше титана. Другими словами, можно использовать меньшее количество титана для получения тех же результатов на меньшем пространстве.
Алюминий
Алюминий — это экономичный вариант, который предлагает хорошее соотношение веса и прочности при сравнительно невысокой цене. Это надежный, прочный металл с хорошей коррозионной стойкостью и высокой вязкостью разрушения. Он имеет тускло-серебристый вид, что является результатом тонкого слоя оксида алюминия, который образуется почти сразу после контакта с воздухом.Его больше, чем титана, но что действительно снижает цену, так это простота изготовления.
Прочность на растяжение — в чистом виде алюминий не обладает очень высокой прочностью на растяжение, поэтому его обычно легируют с другими металлами.
Коэффициент линейного теплового расширения — 23,1 x 10-6 K-1
Температура плавления — 660,4 ° C
Температура кипения — 2467 ° C
Плотность — 2,7 г / см -3 (примерно 1/3 стали или меди, поэтому он сравнительно легкий)
Теплопроводность — 235 Вт м-1 K-1
Алюминий обладает хорошей стойкостью к большинству кислот, но менее устойчив к щелочам.У него действительно хорошая теплопроводность (в 3 раза лучше, чем у стали), поэтому его часто используют в кулинарии, а поскольку он нетоксичен, мы также используем его для посуды и других продуктов, которые мы используем для еды. Он также имеет хорошую электропроводность (примерно в 10 раз лучше, чем у титана), поэтому его регулярно используют в качестве проводника.
UACJ Corporation, крупная глобальная алюминиевая группа
Электрические и электронные компоненты
Листы из высокопрочного алюминиевого сплава с высокой теплопроводностью, серия FUSTHERMO-EM
Для противодействия нагреванию корпусов и шасси важного электронного оборудования
Эффективное удаление тепла из внутренних частей телевизоров с плоским экраном и автомобильной электроники является важным параметром дизайна.Серия FUSTHERMO ^* играет важную роль в тепловой конструкции, чтобы улучшить производительность такого оборудования, предлагая высокую скорость теплопередачи и высокую прочность.
* FUSTHERMO — зарегистрированная торговая марка UACJ.
Характеристики
Недавно разработанный сплав типа 6000 обеспечивает почти такой же уровень теплопроводности, что и сплав типа 1000, но более высокую прочность.
Этот материал обладает такой же способностью к вытяжке, растяжением и формуемостью при изгибе, что и универсальный штампованный алюминиевый лист.
Алюминий легче, чем нержавеющая сталь или медь, что делает его хорошим выбором для передачи тепла и снижения веса.
Для улучшения характеристик рассеивания тепла мы также предлагаем материалы с предварительно нанесенным покрытием (в сочетании с UACJ COAT ™ HS).
Приложения
POP шасси
Подложка ИС
Соответствие текущим тенденциям в отношении устройств рассеивания тепла, которые являются более компактными и более производительными
Источники света и теплоизлучающие корпуса DVD-приводов
Шасси POP Увеличенный угол шасси POP
Характеристики продукта
Сравнение с обычными материалами и другими металлами
Обзор характеристик
По сплаву и качеству Удельный вес Предел прочности
(Н / мм ²) Предел текучести
(Н / мм ²) Растяжка
(%) Скорость теплопередачи
(Вт / м ・ ° C) Проводимость
(IACS%)
Серия FUSTHERMO EM01-T6 2.7 220 195 15 217 57
EM02-h34 2,7 200 180 13 210 56
Новая разработка EM03 2.7 200 180 9 219–222 57,5–59
Обычные алюминиевые материалы A1100-O 2,7 90 35 35 222 59
A1100-h28 2.7 165 150 5 218 57
A5052-O 2,7 195 90 25 137 35
A5052-h42 2,7 230 195 12 137 35
Прочие металлы Низкоуглеродистая сталь S15C 7.9 420 255 30 52 12
SUS304 (мягкость) 7,9 960 760 25 16 2
Магний (литье) 1,8 265 95 10 70 12
Медь (горячекатаный материал) 8.9 233 69 45 390 100
* Цифры, приведенные в таблице, являются типичными значениями; они не являются гарантиями.
Прочность и теплопроводность
* Характеристики являются типичными значениями; они не являются гарантиями.
Температуропроводность
Распределение температуры поверхности материала после 40 минут нагрева
Использование FUSTHERMO, обладающего высокой температуропроводностью, предотвращает локальные скачки температуры.
Метод испытаний
Измерение теплопроводности нагретого протонами теплого плотного алюминия
1.
Роснер, Р., Хаммер, Д. и Ротман, Т. Необходимы фундаментальные исследования в области лабораторной физики с высокой плотностью энергии. В Управление науки Министерства энергетики (DOE) и Национальное управление по ядерной безопасности, Отчет семинара по исследованиям в лаборатории высокой плотности энергии (2009).
2.
Спитцер, Л. и Херм, Р. Явления переноса в полностью ионизированном газе. Phys. Сборка 89 , 977–981 (1953).
ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar
3.
Ли, Ю. Т. и Мор, Р. М. Модель электронной проводимости для плотной плазмы. Phys. Жидкости 27, , 1273–1286 (1984).
ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar
4.
Desjarlais, M. P. Практическое улучшение проводимости подветренной воды вблизи перехода металл-изолятор. Вклад в физику плазмы 41 , 267–270 (2001).
ADS CAS Статья Google Scholar
5.
Десьярле М. П., Кресс Дж. Д. и Коллинз Л. А. Электропроводность для теплой, плотной алюминиевой плазмы и жидкостей. Phys. Ред. E 66 , 025401 (2002).
ADS CAS Статья Google Scholar
6.
Ринкер Г. А. Теплопроводность сильно связанной плазмы. Phys. Ред. B 31, , 4220–4229 (1985).
ADS CAS Статья Google Scholar
7.
Ринкер Г. А. Систематические расчеты коэффициентов переноса плазмы для таблицы Менделеева. Phys. Ред. A 37 , 1284–1297 (1988).
ADS CAS Статья Google Scholar
8.
Стерн, П., Хансен, С., Уилсон, Б. и Айзекс, У. Уравнение состояния, вероятности заполнения и проводимости в коде чистки среднего атома. Физика высоких энергий 3 , 278–282 (2007).
ADS CAS Статья Google Scholar
9.
Фоссурье, Г., Бланкар, К., Комби, П. и Видо, Л. Электрическая и теплопроводность в плотной плазме. Физика плазмы 21 , 092706 (2014).
ADS Статья Google Scholar
10.
Kuhlbrodt, S. & Redmer, R. Коэффициенты переноса для плотной металлической плазмы. Phys. Ред. E 62 , 7191–7200 (2000).
ADS CAS Статья Google Scholar
11.
Уитли, Х. Д. и др. . Расчеты Ленарда-Балеску и классическое молекулярно-динамическое моделирование электропроводности и теплопроводности водородной плазмы. Вклад в физику плазмы 55 , 192–202 (2015).
ADS CAS Статья Google Scholar
12.
Поццо, М., Дэвис, К., Габбинс, Д. и Алфе, Д. Тепловая и электрическая проводимость железа в условиях ядра земли. Природа 485 , 355–358 (2012).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
13.
Hanson, DE, Collins, LA, Kress, JD & Desjarlais, MP. Расчеты теплопроводности материалов мишеней для национальных установок зажигания при температурах около 10 эв и плотностях около 10 г / см3 с использованием квантовых молекулярных молекул с конечной температурой. динамика. Физика плазмы 18 , 082704 (2011).
ADS Статья Google Scholar
14.
Десьярле, М. П., Скаллард, К. Р., Бенедикт, Л. X., Уитли, Х. Д. и Редмер, Р. Расчеты транспортных свойств в невырожденном пределе и роль электрон-электронного рассеяния с использованием функции плотности. Phys. Ред. E 95 , 033203 (2017).
ADS Статья PubMed Google Scholar
15.
Грациани, Ф. Р. и др. . Крупномасштабное молекулярно-динамическое моделирование плотной плазмы: проект cimarron. Физика высоких энергий 8 , 105–131 (2012).
ADS CAS Статья Google Scholar
16.
Hu, S. X. et al. .Основные принципы теплопроводности теплоплотной дейтериевой плазмы для термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Phys. Ред. E 89 , 043105 (2014).
ADS CAS Статья Google Scholar
17.
Hu, S. X. et al. . Первопринципные исследования ионизации и теплопроводности полистирола для приложений термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Физика плазмы 23 , 042704 (2016).
ADS Статья Google Scholar
18.
Милчберг, Х. М., Фриман, Р. Р., Дэйви, С. К. и Мор, Р. М. Удельное сопротивление простого металла от комнатной температуры до 10 ⁶ К. Phys. Rev. Lett. 61 , 2364–2367 (1988).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
19.
Дхарма-вардана, М.И Перро, Ф. Удельное сопротивление и динамическая проводимость алюминия, нагретого лазерным импульсом до 106 кОм и вдоль ударной волны до 20 мбар. Письма по физике A 163 , 223–227 (1992).
ADS CAS Статья Google Scholar
20.
Нг, А. и др. . Отражательная способность интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов от простого металла. Phys. Rev. Lett. 72 , 3351–3354 (1994).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
21.
Faussurier, G. & Blancard, C. Насыщение удельного сопротивления в теплом плотном веществе. Phys. Ред. E 91 , 013105 (2015).
ADS Статья Google Scholar
22.
Чирикоста, О. и др. . Прямые измерения депрессии ионизационного потенциала в плотной плазме. Phys. Rev. Lett. 109 , 065002 (2012).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
23.
Хоарти, Д. Дж. и др. . Наблюдения за эффектом депрессии ионизационного потенциала в горячей плотной плазме. Phys. Rev. Lett. 110 , 265003 (2013).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
24.
Винко, С. М. и др. . Создание и диагностика плазмы твердой плотности с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах. Природа 482 , 59–62 (2012).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
25.
Винко С. М. и др. . Исследование фемтосекундных скоростей столкновительной ионизации в плазме твердого алюминия. Nature Communications 6 , 6397 EP– (2015).
26.
Sperling, P. et al . Рентгеновские лазерные измерения на свободных электронах плазмонов с затуханием столкновений в изохорически нагретой теплой плотной материи. Phys. Rev. Lett. 115 , 115001 (2015).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
27.
Де Сильва А. В. и Кацурос Дж. Д. Электропроводность плотной плазмы меди и алюминия. Phys. Ред. E 57 , 5945–5951 (1998).
ADS CAS Статья Google Scholar
28.
Ямасуэ, Э., Суза, М., Фукуяма, Х. и Нагата, К. Отклонение от закона Видемана – Франца для теплопроводности жидкого олова и свинца при повышенной температуре. Международный теплофизический журнал 24 , 713–730 (2003).
CAS Статья Google Scholar
29.
Редмер Р. Физические свойства плотной низкотемпературной плазмы. Отчеты по физике 282 , 35–157 (1997).
ADS CAS Статья Google Scholar
30.
Ping, Y. et al . Дифференциальный нагрев: универсальный метод измерения теплопроводности в веществе с высокой плотностью энергии. Физика плазмы 22 (2015).
31.
Бете Х. и Хайтлер У. О остановке быстрых частиц и создании положительных электронов. Труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки 146 , 83–112 (1934).
ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar
32.
Wilks, S.C. et al. . Генерация энергичных протонов при сверхинтенсивных взаимодействиях лазера с твердым телом. Физика плазмы 8 , 542–549 (2001).
ADS CAS Статья Google Scholar
33.
Ребибо, С. и др. . Однократная спектральная интерферометрия фемтосекундной лазерной плазмы. Лазерные лучи и пучки частиц 19 , 67–73 (2001).
ADS CAS Статья Google Scholar
34.
Патель, П. К. и др. . Изохорный нагрев твердого вещества сверхбыстрым протонным пучком. Phys. Rev. Lett. 91 , 125004 (2003).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
35.
Дайер, Г. М. и др. . Измерение уравнения состояния плотной плазмы, нагретой быстрыми протонами. Phys. Rev. Lett. 101 , 015002 (2008).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
36.
Кандила, М., Ших, Т. и Мазур, Э. Фемтосекундная динамика лазерно-индуцированного фазового перехода твердое тело-жидкость в алюминии. Phys. Ред. B 75 , 214107 (2007).
ADS Статья Google Scholar
37.
Ping, Y. et al. .Широкополосная диэлектрическая проницаемость неравновесного теплого плотного золота. Phys. Rev. Lett. 96 , 255003 (2006).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
38.
Маринак, М. М. и др. . Трехмерное моделирование гидродинамических целей национальных объектов воспламенения. Phys. Плазма 8 , 2275–2280 (2001).
ADS CAS Статья Google Scholar
39.
Widmann, K. et al. . Интерферометрическое исследование расширенных состояний, нагретых фемтосекундным лазером. Физика плазмы 8 , 3869–3872 (2001).
ADS CAS Статья Google Scholar
40.
Мор Р. М., Уоррен К. Х., Янг Д. А. и Циммерман Г. Б. Новое повседневное уравнение состояния (qeos) для горячей плотной материи. Физика жидкостей 31, , 3059–3078 (1988).
ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar
41.
Янг Д. А. и Кори Э. М. Новое глобальное уравнение модели состояния для горячей плотной материи. Журнал прикладной физики 78 , 3748–3755 (1995).
ADS CAS Статья Google Scholar
42.
Беннет, Б., Джонсон, Дж., Керли, Г. и Руд, Г. Последние разработки в библиотеке уравнений состояния Сезама (1978).
43.
Evans, R., Gyorffy, B., Szabo, N. & Ziman, J. In Takeuchi, S. (ed.) The Properties of Liquid Metals (Taylor and Francis, London, 1973) .
44.
Чен, З. и др. . Эволюция проводимости на переменном токе в неравновесном теплом плотном золоте. Phys. Rev. Lett. 110 , 135001 (2013).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
45.
Медведев Н., Застрау У., Ферстер Э., Герике Д. О. и Ретфельд Б. Кратковременная динамика электронов в алюминии, возбуждаемая фемтосекундным экстремальным ультрафиолетовым излучением. Phys. Rev. Lett. 107 , 165003 (2011).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
46.
Чепмен С. и Коулинг Т. Математическая теория неоднородных газов: учет кинетической теории вязкости, теплопроводности и диффузии в газах (Cambridge University Press, 1970).
47.
Хакшимали, Т., Радд, Р. Э., Кэбот, В. Х. и Грациани, Ф. Р. Диффузия в асимметричных ионных смесях юкавы в плотной плазме. Phys. Ред. E 90 , 023104 (2014).
ADS Статья Google Scholar
48.
Haxhimali, T. & Rudd, R.E. Коэффициент диффузии смесей в режиме теплой плотной материи. В Graziani, F., Desjarlais, M., Redmer, R. & Trickey, S.(ред.). Границы и проблемы в теплой плотной материи , vol. 96 конспектов лекций по вычислительным наукам и технике (Springer International Publishing, Швейцария, 2014).
49.
Кайзер, Т. Б. Трассировка лазерных лучей и наложение энергии на неструктурированной трехмерной сетке. Phys. Ред. E 61 , 895–905 (2000).
ADS CAS Статья Google Scholar
50.
Betz, H.-D. Зарядовые состояния и сечения перезарядки быстрых тяжелых ионов, проникающих через газовые и твердые среды. Ред. Мод. Phys. 44 , 465–539 (1972).
ADS CAS Статья Google Scholar
51.
Логан, Б. Г., Перкинс, Л. Дж. И Барнард, Дж. Дж. Инерционный синтез пучка тяжелых ионов с прямым приводом при высокой эффективности взаимодействия. Физика плазмы 15 (2008).
52.
Кайзер Т., Кербель Г. и Прасад М. Реализация ионных пучков в Кулле и Гидре, неопубликованная презентация LLNL (1999).
53.
Fleck, J. A. Jr. и Cummings, J. D. Неявная схема Монте-Карло для расчета нелинейного переноса излучения, зависящего от времени и частоты. J. Comput. Phys. 8 , 313–342 (1971).
ADS MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar
Теплопроводность алюминия при криогенных температурах
Теплопроводность алюминия при криогенных температурах Дом & nbsp & nbsp & nbsp Статьи & nbsp & nbsp & nbsp Отчеты & nbsp & nbsp & nbsp Переговоры & nbsp & nbsp & nbsp Инструменты & nbsp & nbsp & nbsp Ссылки & nbsp & nbsp & nbsp
Теплопроводность алюминия при криогенных температурах варьируется на много порядков.Значения для разных сплавов различаются примерно на в десять раз, в то время как для чистого алюминия различной чистоты различаются более чем на три порядка. Следовательно, это невозможно чтобы дать единый набор рекомендуемых значений электропроводности для алюминия.
Однако была создана система уравнений, которые могут экстраполировать тепловые проводимость алюминия по результатам измерения при одной температуре во всем температурном диапазоне от сверхпроводящего перехода (около 1 К) до 300 К.Эквивалентно электрическое сопротивление или RRR значение может быть использовано. Эти уравнения применимы как к чистому алюминию [1] и алюминиевые сплавы [2].
На рисунке ниже показаны значения проводимости для различных алюминиевых сплавов, полученные с использованием этих уравнений для экстраполяции результатов измерения в литературе проводились в ограниченном диапазоне температур. Для наглядности некоторые типы с похожими значениями были сгруппированы вместе. По разным причинам, в том числе от образца к образцу вариации, эти значения следует рассматривать только как ориентировочные.Предоставляется дополнительная информация здесь, с более подробное объяснение в ссылке [2], из которой на рисунке ниже было взято.

Эти ссылки содержат табличные значения электропроводности для сплавов. показано выше: 2014 (T651) 2024 (O) 2024 (T4) 2024 (T6) 2024 (T86) 2219 (Т81) 3003 (F) 5052 (О) 5083 (О) 5086 (F) 5154 (О) 6061 (Т6) 6063 (Т5) 6082 (Т6) 7039 (T61) 7075 (Т6) 7075 (T73) В улучшенная теплопроводность алюминия калькулятор можно использовать для получения значений для других сплавов, если вы знать электрическую или теплопроводность при 4 К.
Для чистого алюминия лучшее, что можно сделать, — это предложить ряд вероятные значения для данной номинальной чистоты. Они показаны ниже для отожженный алюминий с чистотой от 4N (99,99%) до 6N (99,9999%). Пунктирные линии показать значения для меди чистотой 5N, с кислородным отжигом и без него, для сравнения. График взят из ссылки [3], что дает более подробную информацию.

Эти ссылки предоставляют табличные значения проводимости для диапазонов показано выше: 4N — нижний предел 4N — верхний предел 5N — нижний предел 5N — верхний предел 6N — нижний предел 6N — верхний предел. Значения для произвольных значений RRR (или значений проводимости 4 K) могут быть получены. с использованием передовой алюминиевой теплопроводности калькулятор.
Эта страница в настоящее время находится в экспериментальном состоянии. Хотя результаты были отмечено, если вы используете их для чего-то важного, проверьте их сами (возможно, используя ссылки ниже).
Буду признателен за сообщения о любых проблемах (контактные данные указаны здесь.)
Список литературы
[1] Дж. Г. Хуст, А.Б. Ланкфорд, «Теплопроводность алюминия, медь, железо и вольфрам от 1 К до температуры плавления », Национальное бюро стандартов, Боулдер, Колорадо, 1984. NBSIR 84-3007.
[2] А. Вудкрафт, «Прогнозирование теплопроводности алюминиевые сплавы в диапазоне температур от криогенного до комнатной », Криогеника 45 (6): 421-432, 2005.
[3] А. Вудкрафт «Рекомендуемые значения теплопроводности алюминия разная чистота в диапазоне температур от криогенного до комнатной, и сравнение с медью » Криогеника 45 (9): 626-636, 2005.

Адам Вудкрафт
Последнее изменение 17.12.2005
Влияние легирующих элементов на теплопроводность алюминиевых сплавов при литье под высоким давлением
[1] Нарайнан Л.А., Самуэль Ф.Х., Грузлески Дж. Э. Металл.Матер. Пер. A, v. 26 no. 8 (1995), 2161-2174.
[2] C. Mascre, Fonderie Vol. 108 (1995), 4330-4336.
[3] W.Дж. Паркер, Р.Дж. Дженкинс, К. Батлер и Г.Л. Эбботт, J. of Appl. Phys., 32 (1961), 1679-1684.
[4] М. Бутингуиза, Ф. Лускинос, Дж.Поу, Р. Сото, Ф. Кинтеро, Р. Комесана, Опт. Лазер. Eng, v. 50 (2012), 727-730.
DOI: 10.1016 / j.optlaseng.2011.11.016
[5] Р.D. Cowan, J. of Appl. Phys., 34 (1963), 926-927.
[6] Л. Ф. Мондольфо, Алюминиевые сплавы: структура и свойства, Butter Worths, (1976).
[7] C.R. Loper Jr., AFS Trans., (1992), 533-538.
Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb
MatWeb, ваш источник информации о материалах
Что такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.
Преимущества регистрации в MatWeb
Премиум-членство Характеристика: — Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:
Как найти данные о собственности в MatWeb
Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.
У нас есть более 150 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.
База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.

Рекомендуемый материал:
Меламино-арамидный ламинат

.

Теплопроводность, теплоемкость серебра и его теплофизические свойства. Теплопроводность меди. Замечательное свойство

Температура плавления латуни

Температура плавления бронзы

Медный или алюминиевый радиатор?

Теплопроводность строительных материалов, что это, таблица

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Таблица теплопроводности строительных материалов

Как рассчитать толщину стен

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Пример расчета толщины утеплителя

Железо теплопроводность и электропроводность

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

От чего зависит показатель теплопроводности

Методы измерения

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Применение

Теплопроводность металлов и сплавов таблица

Пояснения сравнительных величин приборов отопления

Сравнение по другим характеристикам

Теплопроводность и плотность алюминия

отсюда

Как правильно сделать расчет тепловой мощности

Сравнение по тепловой мощности

Расчет тепловой мощности

Примеси в медных сплавах

отсюда

Лучшие алюминиевые сплавы для экструдированных радиаторов

Титан против алюминия | Центр обработки титана

Титан

Алюминий

UACJ Corporation, крупная глобальная алюминиевая группа

Характеристики

Приложения

Характеристики продукта

Сравнение с обычными материалами и другими металлами

Обзор характеристик

Прочность и теплопроводность

Температуропроводность

Метод испытаний

Измерение теплопроводности нагретого протонами теплого плотного алюминия

Теплопроводность алюминия при криогенных температурах

Список литературы

Влияние легирующих элементов на теплопроводность алюминиевых сплавов при литье под высоким давлением

Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Как найти данные о собственности в MatWeb

Добавить комментарий Отменить ответ