Имеет ли теплопроводность алюминий: Свойства алюминия: плотность, теплопроводность, теплоемкость Al

Содержание

Теплопроводность алюминия и латуни — Морской флот

Шаг пятый.
Предыдущие шажки можно увидеть здесь.
Достался мне тут недавно бракованный кулер Titan D5TB/Cu35. Все было нормально, но основание не отшлифовано совсем, медный пятак имел частые борозды видимо от отрезного станка глубиной примерно 0,5 мм.
Решено было – отполировать и поставить.
Эффект превзошел все ожидания. Температура, под нагрузкой, упала до 47 градусов.
Как это возможно? Алюминий эффективней меди?

Теплопроводность:
Алюминий 180-200 Вт/м*К
Медь обычная 300-320 Вт/м*К

Плотность:
Рал=2700 кг/м3
Рмед=8940 кг/м3, где Р-плотность

Удельная теплоёмкость:
Алюминий – 880 Дж / кг*К
Медь – 385 Дж / кг*К

видим, что:
· плотность меди выше, чем у алюминия примерно в 3,31 раза
· теплопроводность меди выше, чем у алюминия примерно в 1,66-1,75 раза
· теплоёмкость медного радиатора меньше, чем у алюминиевого примерно в 2,28 раза, при равной массе.

Таким образом, если радиаторы одинаковые по размерам и форме, то выполненный из меди будет в 3,31 раза тяжелее, его теплоемкость будет примерно в 1.44 раз больше чем у алюминиевого. Следовательно, при одинаковой нагрузке медный радиатор нагреется в 1.44 раза меньше. При большей разнице температур между процессорным ядром и радиатором теплообмен проходит эффективнее, следовательно, медный радиатор лучше.
Но на практике, я заменил медный радиатор на алюминиевый и выиграл. Почему?
В данном случае я заменил небольшой, но тяжелый радиатор от Thermaltake Volcano 10, с частыми тонкими ребрами, на вдвое больший радиатор от Titan D5TB/Cu35 с достаточно редкими и толстыми ребрами. Масса радиаторов примерно равна, поэтому теплоемкость алюминиевого радиатора будет больше. Следовательно, нагреваться он будет дольше. Кроме того, сопротивление воздушному потоку меньше из-за большей ширины каналов. Следовательно, через алюминиевый радиатор проходит большее количество воздуха, и он (воздух) забирает больше тепла. Тепловой баланс устанавливается на низшей отметке температуры, так как, во-первых, за единицу времени больше тепла отдается в атмосферу вследствие большего количества проходящего воздуха, а площадь теплообмена у обоих радиаторов примерно равна. А во-вторых, сам радиатор нагревается медленнее вследствие большей теплоемкости, поэтому для достижения равной с медным радиатором температуры алюминиевому требуется больше времени, что усугубляет первое положение. Кроме того, возможно в радиаторе от Thermaltake Volcano 10 образовывались не продуваемые зоны, в которых застаивался теплый воздух.
Основное преимущество меди, большая теплопроводность, в данном случае существенного влияния не оказывает, ввиду слабого воздушного потока вследствие чего и алюминиевый и медный радиаторы успевают равномерно распределить тепло по поверхности своих ребер и, следовательно, единица площади ребер обоих радиаторов отдает воздуху примерно равное количество тепла.
Все, что здесь написано, отражает мою личную точку зрения и не более. Я не старался придерживаться классической терминологии и возможно применил неверные определения, за что прошу строго меня не судить.

Конструктивная критика принимается здесь.

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.

ПРУЖИННЫЕ СПЛАВЫ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ

ООО ВПО ПромМеталл http://bronza555.ru/

vpoprommetall@yandex.ru +7-903-798-09-70 (звоните!)

Складскую справку можно скачать здесь

ВВЕДЕНИЕ

Пружинные сплавы относятся к особой группе в основном металлических материалов, обладающих кроме обязательных для них высоких механических свойств, получаемых либо холодной пластической деформацией, либо методами дисперсионного упрочнения [1], еще и величиной сопротивления малым пластическим деформациям, или пределом упругости. Читать далее →

Таблица теплопроводности металлов и сплавов

Температуропроводность металлов

В таблице представлены значения коэффициента температуропроводности чистых металлов в зависимости от температуры. Температуропроводность металлов указана в интервале температуры от -250 до 1600°С в размерности м 2 /с.

Рассмотрены следующие металлы: алюминий, кадмий, натрий, серебро, калий, никель, свинец, кобальт, бериллий, литий, сурьма, висмут, магний, цинк, вольфрам, олово, сурьма, железо, платина, золото, медь, родий, молибден, тантал, иридий.

По значениям температуропроводности в таблице можно выделить металлы с наибольшим и наименьшим значением этого свойства. Наименьшей температуропроводностью обладает такой металл, как висмут, его коэффициент температуропроводности при температуре 50°С равен 6,8 м 2 /с. Температуропроводность чистого серебра равна 158,3 м 2 /с при 100°С. Этот металл имеет наиболее высокое значение этой характеристики.

Следует отметить, что по мере роста температуры металла, величина его температуропроводности уменьшается, за исключением платины и кобальта.

Источник:
Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975.- 368 с.

Свойства алюминия: плотность, теплопроводность, теплоемкость Al

отсюда

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.

Теплопроводность сплавов меди. Температура плавления латуни и бронзы

Теплопроводность латуни и бронзы

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 цветных металлов и технических сплавов

ВПО ПромМеталл (бронза, латунь, медь) +7-903-798-09-70 Александр Иванович

складскую справку скачать можно здесь

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 →

Существует и другой способ перемещения тепла (теплопередачи). Он возможен не только в подвижной среде (жидкости и газе), но и в твердых телах. Тепло может перемещаться по телу и через него к другому предмету без перемещения частей этого тела относительно друг друга, т.е. без перемещения вещества. Такой способ носит название теплопроводности.

Различные вещества по-разному проводят тепло. Лучшие проводники тепла — металлы (особенно серебро, медь). Хуже всего проводят тепло теплоизоляторы — воздух, войлок, древесина. Плохая теплопроводность воздуха используется в наших домах — слой воздуха между двойными стеклами окон является прекрасным теплоизолятором.

Таблица теплопроводности
(сравнение чисел характеризует относительную скорость передачи тепла каждым материалом)

Вещество	Коэффициент теплопроводности
Серебро	428
Медь	397
Золото	318
Алюминий	220
Латунь	125
Железо	74
Сталь	45
Свинец	35
Кирпич	0,77
Вода	0,6
Сосна	0,1
Войлок	0,057
Воздух	0,025

Закупка кофемашин кофемашины saeco с доставкой кофе.

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

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	-18^oС	0^oС	50^oС	100^oС	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	0^oС	50^oС	100^oС
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.

Как выбрать посуду? Статья для инженеров

Выбор кастрюль и сковородок может быть довольно сложной задачей. Форма посуды и рукоятки, используемые материалы, дизайн и назначение – все это факторы, влияющие на выбор. Понимание разницы в материалах, используемых для изготовления посуды, – первый шаг к ясности в вопросе, как работает посуда и что важно при ее выборе.

Базовые принципы

Назначение посуды – это передача энергии от ее источника к продукту. Существует два основных источника: газ и электричество. В обоих случаях тепло передается не равномерно: газ распределен на отдельные маленькие язычки пламени, а электричество, как правило, поступает по спирали, оставляя места, куда тепло не поступает. Так как тепло поступает неравномерно, задача повара – компенсировать это путем кулинарных приемов или с помощью посуды.

Высококачественная посуда должна быть не только износостойкой, но и эффективной в процессе передачи энергии от источника к продукту. Существует несколько факторов, влияющих на эту способность. Два основных – это теплопроводность и теплоемкость. Все дискуссии о материалах для посуды фокусируются на этих факторах.

Теплопроводность

Теплопроводность – это способность материала абсорбировать и передавать энергию. Когда нагревательный элемент контактирует с кастрюлей, тепло передается кастрюле. Это увеличивает внутреннюю кинетическую энергию кастрюли (происходит нагревание). Нагретый предмет передает энергию соседним материалам, которые имеют более низкую температуру. Чем выше теплопроводность, тем быстрее нагревается данный предмет и тем быстрее нагретые части данного предмета передают тепло еще не затронутым частям.

Например, если мы разместим на нагревательном элементе большой лист нержавеющей стали (обладающей довольно низкой теплопроводностью, если говорить о материалах для посуды), то картина будет такой: та часть, которая расположена рядом с нагревательным элементом, нагреется, тогда как остальные области будут прогреваться довольно медленно. Когда тепло дойдет до отдаленных зон листа, его центральная часть, расположенная на источнике тепла, будет просто раскалена.

Одно из решений проблемы – сделать лист толще. Нижняя часть листа будет прогреваться неодинаково с верхней частью, так как она расположена на меньшем расстоянии от нагревательного элемента. Таким образом, энергия должна передаваться от нижних слоев к верхним, чтобы верхняя часть прогревалась более равномерно. На картинке мы видим срез стального листа и зоны нагрева. Центральная точка нагрева (белая) со временем остыла, так тепло было передано более высоким слоям стали. В итоге мы видим уже более равномерное нагревание, однако и оно не идеально.

Чем толще сталь, тем равномернее нагрев поверхности. К сожалению, низкая теплопроводность приводит к тому, что общий процесс нагревания замедляется, а также замедляется ответная реакция материала (кастрюли) на повышение или понижение температуры.

Для большинства кулинарных процессов желательно, чтобы посуда быстро нагревалась, имела равномерную температуру и реагировала на ее изменения. Материалы с высокой теплопроводностью отвечают этим запросам, так как быстро передают тепло, стремительно распространяют его по всей поверхности материала и быстро реагируют на изменения температуры.

Приводим таблицу материалов и уровень их теплопроводности:

Материал	Теплопроводность
Медь	401 W/m*K
Алюминий	237 W/m*K
Чугун	80 W/m*K
Углеродистая сталь	51 W/m*K
Нержавеющая сталь	16 W/m*K

Теплоемкость

Количество кинетической энергии, сохраняемой в материале, называется теплоемкостью. Это не то же самое, что температура, которая является средней молекулярной кинетической энергией внутри материала. Так, например, 1 кг воды при температуре 100 градусов содержит больше энергии, чем 1 кг стали при той же температуре.

В то время как теплопроводность отвечает за способность материала вбирать в себя энергию, теплоемкость – это объем энергии, способной нагреть или охладить материал. Теплоемкость пропорциональна массе материала, так, 2 кг металла имеют теплоемкость, вдвое превышающую такую же, как у 1 кг металла.

Это означает, что та посуда, которая имеет высокую теплоемкость, медленно нагревается, но долго будет держать тепло. Когда энергия выпускается, материал остывает, но значительно медленнее по сравнению с материалами с низкой теплоемкостью. Чугун – тот образчик, который часто упоминают как материал с высокой теплоемкостью. Теплоемкость1 кг чугуна меньше в несколько раз, чем у алюминия, но из-за его большого веса общая теплоемкость выше.

Толщина материала в посуде часто обозначается производителем (например, 3 мм-ый алюминий), но так как теплоемкость напрямую зависит от веса изделия, необходимо знать еще и плотность материала.

Материал	Теплоемкость на 1 кг	плотность
Алюминий	910 J/kg*K	2600 kg/m³
Нержав.сталь	500 J/kg*K	7500 — 8000 kg/m³
Углерод. Сталь	500 J/kg*K	7500 — 8000 kg/m³
Чугун	460 J/kg*K	7900 kg/m³
Медь	390 J/kg*K	8900 kg/m³

Умножая теплоемкость на плотность материала, вы обнаружите, что теплоемкость единицы из нержавеющей стали, чугуна или меди в полтора раза выше, чем у алюминия.

Таким образом, потребуется алюминиевая кастрюля в полтора раза толще, чтобы получить такую же теплоемкость.

Термальная диффузия

Возможно, вы обратили внимание, что я слегка ввел ввас в заблуждение, объясняя про теплопроводность. Дело в том, что теплопроводность самостоятельно не определяет, насколько быстро нагреется кастрюля и как быстро тепло распространится на все ее части. По большому счету, теплоемкость также имеет значение в данном вопросе. Было бы здорово иметь только одну единицу измерения этого параметра, не правда ли? И такая единица есть – это термальная диффузия. Итак, посмотрим таблицу.

Материал	Термальная диффузия
Медь	120 * 10^-6 m²/s
Алюминий	100 * 10^-6 m²/s
Чугун	22 * 10^-6 m²/s
Углерод. сталь	14 * 10^-6 m²/s
Нерж. сталь	4.3 * 10^-6 m²/s

По данной таблице лучшими в параметре являются медь и алюминий. А теперь мы подходим к финальному понятию – реактивности.

Реактивность

Мало того, что мы должны интересоваться тепловыми свойствами материалов, но еще нужно удостовериться, что материалы, которые мы используем в нашей кухонной посуде, не вредят нам и не оказывают негативное влияние на вкус нашей еды.

Получается, нам нужен еще и нереактивный материал.

К сожалению, медь и алюминий быстро вступают в химический контакт с пищей. Попадание частиц меди в организм может привести к заболеваниям печени, желудка, почек. Каждая поваренная книга упоминает, что желток, взбитый время от времени в медной посуде не может Вам навредить, но с другой стороны, готовите Вы каждый день… А алюминий и вовсе может вызвать болезнь Альцгеймера.

Поэтому в дополнение к высокой тепловой диффузивности, мы также хотели бы нереактивный материал.

С другой стороны, у нержавеющей стали, наименее реактивного из всех популярных материалов, используемых в кухонной посуде, также худшая тепловая диффузивность.

Получается, что сегодня физика не является нам другом. Но магией продающих посуду компаний находятся решения по производству посуды с высокой термальной диффузией и при этом не реактивной. Существует несколько вариантов решения данной задачи: комбинирование меди с нереактивной поверхностью (луженая медь), стальная посуда с медным и алюминиевым диском, сплавы алюминия и стали. Таблица ниже показывает эффективность этих решений от самых успешных до наименее продуктивных.

Rank	Состав	Комментарии
1	Луженая медь	Наилучшая теплоотдача. Лужение может быть подвержено плавке, но медный корпус требует особого ухода.
2	Медь со стальным покрытием	Медный корпус требует особого ухода, зато теплопроводность компенсирует все недостатки.
3	Алюминий со стальным покрытием	Толстый внешний слой алюминия отлично передает энергию тонкому внутреннему слою стали.
4	Стальная посуда с медной сердцевиной	Слой меди более тонкий, чем вариант со стальным покрытием, внешняя и внутренняя части легки в уходе и износостойки.
	Стальная посуда с алюминиевой сердцевиной	Слой алюминия тоньше, чем в варианте со стальным покрытием. Внешняя и внутренняя части легки в уходе и износостойки.
	Алюминий с внутренней стороной из стали и наружной из меди	Те же преимущества, как у алюминия со стальным покрытием, но с более проблемным уходом за медью.
5	Сталь с медным диском	Неровная поверхность дна препятствует равномерной теплопередаче.
5	Сталь с алюминиевым диском	Неровная поверхность дна препятствует равномерной теплопередаче

Ранее я упоминал, что чугун обладает большой теплоемкостью по сравнению с другими материалами. Благодаря этому качеству он незаменим для приготовления блюд, где требуется большой жар и продолжительное время готовки. Поскольку чугун может вступить в химическую реакцию с кислыми продуктами, его прокаливают, то есть нагревают с жиром, который заполняет поры металла до тех пор, пока не образуется защитный барьер, и посуда не становится отчасти непригараемой.

© «ШЕФ», при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

физические свойства, получение, применение, история :: ТОЧМЕХ

Физические свойства алюминия

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C.

По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов.

К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.

Алюминий и его сплавы делятся по способу получения на деформируемые, подвергаемые обработке давлением и литейные, используемые в виде фасонного литья; по применению термической обработки — на термически не упрочняемые и термически упрочняемые, а также по системам легирования.

Получение

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году. Современный метод получения разработали независимо друг от друга американец Чарльз Холл и француз Поль Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.

Применение

Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять.

Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.).

Алюминий находит широкое применение в различных видах транспорта. На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и легкого материала.

Драгоценный алюминий

В настоящее время алюминий является одним из самых популярных и нашедших широкое применение металлов. С самого момента открытия в середине XIX века его считали одним из ценнейших благодаря удивительным качествам: белый как серебро, легкий по весу и не подверженный воздействию окружающей среды. Стоимость его была выше цен на золото. Не удивительно, что в первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий и дорогих декоративных элементов.

В 1855 г. на Универсальной выставке в Париже алюминий был самой главной достопримечательностью. Изделия из алюминия располагались в витрине, соседствующей с бриллиантами французской короны. Постепенно зародилась определенная мода на алюминий. Его считали благородным малоизученным металлом, используемым исключительно для создания произведений искусства.

Наиболее часто алюминий использовали ювелиры. При помощи особой обработки поверхности ювелиры добивались наиболее светлого цвета металла, из-за чего его часто приравнивали к серебру. Но в сравнении с серебром, алюминий обладал более мягким блеском, чем обуславливалась еще большая любовь к нему ювелиров.

Так как химические и физические свойства алюминия сначала были слабо изучены, ювелиры сами изобретали новые техники его обработки. Алюминий технически легко обрабатывать, этот мягкий металл позволяет создавать отпечатки любых узоров, наносить рисунки и создавать желаемой формы изделия. Алюминий покрывался золотом, полировался и доводился до матовых оттенков.

Но со временем алюминий стал падать цене. Если в 1854-1856 годах стоимость одного килограмма алюминия составляла 3 тысячи старых франков, то в середине 1860-х годов за килограмм этого металла давали уже около ста старых франков. Впоследствии из-за низкой стоимости алюминий вышел из моды.

В настоящее время самые первые алюминиевые изделия представляют большую редкость. Большинство из них не пережило обесценивания металла и было заменено серебром, золотом и другими драгоценными металлами и сплавами. В последнее время вновь наблюдается повышенный интерес к алюминию у специалистов. Этот металл стал темой отдельной выставки , организованной в 2000 году Музеем Карнеги в Питсбурге. Во Франции расположен Институт истории алюминия, который в частности занимается исследованием первых ювелирных изделий из этого металла.

В Советском союзе из алюминия делали общепитовские приборы, чайники и т.д. И не только. Первый советский спутник был выполнен из алюминиевого сплава. Другой потребитель алюминия — электротехническая промышленность: из него делаются провода высоковольтных линий передач, обмотки моторов и трансформаторов, кабели, цоколи ламп, конденсаторы и многие другие изделия. Кроме того, порошок алюминия применяют во взрывчатых веществах и твердом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться: если бы алюминий не покрывался тончайшей оксидной пленкой, то мог бы вспыхивать на воздухе.

Последнее изобретение — пеноалюминий, т.н. «металлический поролон», которому предсказывают большое будущее.

Эксперты рассказали водителям о правилах прогрева современных двигателей

Специалисты издания «За рулем» рассказали о факторах, влияющих на прогрев двигателя.

Прежде всего, необходимо отметить то, что на время прогрева двигателя влияет температура окружающего воздуха и сила ветра, нагрузка на двигатель и частота вращения коленвала, а также алгоритм работы отопителя салона.

Не стоит забывать и о том, что на прогрев оказывают влияние конструктивные особенности агрегата. Специалисты отметили, что атмосферный мотор прогреется быстрее, нежели наддувный бензиновый двигатель. Немаловажным параметром является и материал, из которого изготовлен блок цилиндров. Алюминий имеет коэффициент теплопроводности 236 Вт/м2 при удельной теплоемкости 930 Дж/(кг*К), для чугуна эти параметры составляют 42 Вт/м2 и 540 Дж/(кг*К).

Чугун мало отдает тепло наружу, а на прогрев блока уходит меньше времени. А разница в весе, благодаря современным технологиям литья, практически не ощутима. Сейчас чисто алюминиевые блоки встречаются очень редко. На стенках цилиндров подобных деталей наносится покрытие типа «никасил» и «алюсил». Эксперты приводят в пример двигатели серий M52 и M60 объемом от 2,0 до 4,0 литров. На этих моторах стенки цилиндров имели никель-кремниевое покрытие, однако уже при достижении пробега около 100 тыс. километров на стенках могли появиться повреждения. Все это приводило к повреждению моторов, которые официально считались неремонтопригодными. Теплопередача при толщине стенок 0,2; 0,3 мм не оказывало влияние на прогрев.

Среди современных алюминиевых блоков с чугунными тонкостенными гильзами можно выделить двигатели концернов Hyundai-Kia, VW Group и Renault-Nissan, однако существуют и такие исключения как мотор Renault K4M с блоком из чугуна. Чугунная стенка не оказывает сильного влияния на прогрев, и теплопроводность определяется алюминиевой частью.

Если же рассматривать чугунные блоки со стороны скорости прогрева двигателя, то они оказываются выгоднее, поскольку подавляют шум и вибрации, а также могут быть подвергнуты расточке для ремонта.

Однако литье чугуна нельзя назвать экологически чистым процессом, поэтому автопроизводители начали активный переход на алюминий. Специалисты уверены, что будущее стоит за моторами из алюминия.

Теплопроводность сталь медь алюминий

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.

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

Молекул.
Атомов.
Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Что такое теплопроводность

Молекул.
Атомов.
Электронов и других частиц структуры металла.

Показатели для стали

Существуют и другие особенности теплопроводности:

Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Значение в быту и производстве

При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Теплопроводность стали и других сплавов меди, латуни и алюминия, теплопередача

Содержание статьи

Теплопроводность — алюминий

Теплопроводность алюминия выше теплопроводности железа более чем в 3 раза, что приводит к сильному теплоотводу и широкой зоне разогрева металла, прилегающего к шву.

Теплопроводность алюминия в пять раз больше теплопроводности чугуна, и поэтому алюминиевые сплавы часто заменяют чугун при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, поршень из алюминиевого сплава, будучи легче чугунного примерно в три раза, облегчает вес конструкции. Металлы с большой теплопроводностью в то же время являются лучшими проводниками электричества.

Схема аргонового хроматографа фирмы Пай.

Большая теплоемкость и теплопроводность алюминия обеспечивают равномерную температуру по всей длине трубки.

В виду того что теплопроводность алюминия почти в пять раз выше теплопроводности стали, время нагрева, а следовательно и время вулканизации резиновых смесей в прессформах из этого материала сокращается. Однако следует отметить, что пресс-формы из алюминия быстро изнашиваются, что является их существенным недостатком.

Влияние легирующих добавок на коэффициент линейного теплового расширения алюминия в присутствии второго.

Примеси оказывают существенное влияние на теплопроводность алюминия в области низких температур.

Теплопроводность оксидной пленки намного хуже теплопроводности алюминия, но вследствие незначительной толщины пленки это не оказывает заметного влияния на общую теплопроводность изделия.

Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза меньше теплопроводности железа. С повышением температуры теплопроводность титана несколько понижается и при 700 С составляет 0 0309 кал / см сек СС.

Поэтому, например, теплопроводность титана в 8 — 10 раз меньше теплопроводности алюминия.

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.

Поэтому, например, теплопроводность титана в 8 — 10 раз меньше теплопроводности алюминия.

Из сопоставления приведенных данных для алюминия с теплофизи-ческими характеристиками щелочных металлов следует, что температура кипения и теплопроводность алюминия значительно больше, а сечение захвата тепловых нейтронов значительно меньше соответствующих величин — для щелочных металлов. Имея в виду, что остальные теплофи-зические характеристики сравниваемых металлов приближенно одинаковы, и учитывая также малую упругость паров алюминия при высоких температурах, можно сделать заключение, что с точки зрения теплофи-зических характеристик алюминий, как теплоноситель, имеет определенные преимущества по сравнению со щелочными металлами при решении задач, связанных с высокой температурой теплоносителя.

Следует подчеркнуть, что так как собственно переходное электрическое сопротивление сварных точек ( RK) очень мало ( оно измеряется долями мком), а теплопроводность алюминия и меди велика, то никогда не происходит перегрева в месте сварки при прохождении тока даже и в тех случаях, когда суммарное сечение сварных точек значительно меньше рабочего сечения самой шины. Это тщательно проверено длительными лабораторными и эксплуатационными испытаниями.

Характеристика теплопроводности материалов

Понятие теплопроводности материалов характеризуется способностью переносить тепловую энергию в пределах определенного объекта от нагретых частей к холодным. Процесс осуществляется атомами, молекулами, электронами и происходит в любых телах с неравномерным распределением температуры.

С позиций кинетической физики этот процесс происходит в результате взаимодействия частиц молекул более нагретых участков в пределах образца с другими элементами, отличающимися низшей температурой. Механизм и скорость переноса теплоты зависит от агрегатного состояния вещества.

https://youtube.com/watch?v=z8JhdvjYrl8

Категория теплопроводности предусматривает определение скорости нагревания образца материала и перемещение температурной волны в определенном направлении. Показатель зависит от физических параметров:

плотности;
температуры фазового перехода в жидкое состояние
скорости распространения звука (для диэлектриков).

Теплопроводность — алюминий

Прочность алюминиевой оболочки в несколько раз выше свинцовой, алюминий в 4 2 раза легче свинца ( удельный вес 2 7 и 11 4 соответственно), теплопроводность алюминия примерно в шесть раз выше, чем у свинца, его сопротивление усталости при вибрации в 25 раз больше, чем у свинца. В четырехпроводных сетях переменного тока напряжением до 1000 в с глухозаземленной нейтралью допускается использование алюминиевой оболочки в качестве нулевого рабочего провода.

В этом уравнении di 15 5 — 10 — 3 ( м) — наружный диаметр графитового баллона; d0 1 1 45 — 10 — 3 ( м) — диаметр сечения испытуемого расплавленного металла; q ( z) ( ккал / м2 — час) — тепловой поток на наружной поверхности графитового баллона; К AI и гр ( ккал / м — час — град) — соответственно коэффициенты теплопроводности алюминия и графита.

Из металлов лучше всего проводят тепло серебро и медь. Теплопроводность алюминия примерно в 2 5 раза, железа в в раз, свинца в 12 раз меньше, чем меди.

Корродирующее действие некоторых компонентов флюса на алюминий нейтрализуются промывкой шва и поверхности деталей 10 % — ным раствором азотной кислоты в теплой воде и в последующем горячей водой. Теплопроводность алюминия почти в 5 раз, а теплоемкость в 2 раза больше, чем стали, поэтому при сварке алюминия необходимо поддерживать более высокую температуру пламени, чем температура плавления алюминия.

Диаграмма прочности алюминия при нагреве в процессе сварки.

Теплопроводность алюминия в 3 раза больше, чем у стали, коэффициент расширения в 2 раза превышает коэффициент расширения стали.

Кристаллическая решетка алюминия состоит, как и у многих других металлов, из гра-нецентрированных кубов ( см. стр. Теплопроводность алюминия вдвое больше теплопроводности железа и равна половине теплопроводности меди. Его электропроводность намного выше электропроводности железа и достигает 60 % электропроводности меди.

Из металлов лучше всего проводят тепло серебро и медь. Теплопроводность алюминия примерно в 2 5 раза, железа в б раз, свинца в 12 раз меньше, ч м меди.

С понижением чистоты алюминия теплопроводность уменьшается, а с повышением температуры несколько увеличивается. При 100 теплопроводность алюминия составляет — 66 5 % теплопроводности серебра.

Если это количество теплоты известно, то для сечения z по замеренному значению градиента температур в нем можно рассчитать величину коэффициента теплопроводности образца. Окончательный расчет искомой величины коэффициента теплопроводности алюминия состоит в расчете поправки для коэффициента теплопроводности образца на теплоту, проходящую по стенкам графитового баллона.

Некоторые свойства титана, циркония и гафния.

Атомная структура титана, его большое сродство к электрону оказывают сильное влияние на такие свойства, как электропровод ность и теплопроводность. Теплопроводность его в 8 — 10 раз меньше теплопроводности алюминия. Это имеет существенное значение, например, при обработке металла резанием.

Модуль упругости титана почти вдвое меньше модуля упругости железа, находится на одном уровне с модулем медных сплавов и значительно выше, чем у алюминия. Теплопроводность титана низкая: она составляет около 7 % от теплопроводности алюминия и 16 5 % от теплопроводности железа. Это необходима учитывать при нагреве металла для обработки давлением и при сварке. Электросопротивление титана примерно в 6 раз больше чем у железа и в 20 раз больше, чем у алюминия.

Модуль упругости титана почти вдвое меньше модуля упругости железа, находится на одном уровне с модулем медных сплавов и значительно выше, чем у алюминия. Теплопроводность, титана низкая: она составляет около 7 % от теплопроводности алюминия и 16 5 % от теплопроводности железа.

Стеклопласты на основе фенольных смол имеют теплопроводность такого же порядка. Для сравнения следует заметить, что теплопроводность стали равна, 40, а теплопроводность алюминия находится в пределах от 175 до 200 ккал / м-ч-град.

Загрузка…

Какие металлы лучше всего проводят тепло? | Metal Supermarkets

Теплопроводность измеряет способность металла проводить тепло. Это свойство различается в зависимости от типа металла, и его важно учитывать в приложениях, где часто встречаются высокие рабочие температуры.

В чистых металлах теплопроводность остается примерно такой же при повышении температуры. Однако в сплавах теплопроводность увеличивается с температурой.

Какие металлы лучше всего проводят тепло?

Обычные металлы, ранжированные по теплопроводности
Рейтинг	Металл	Теплопроводность [БТЕ / (ч · фут⋅ ° F)]
1	Медь	223
2	Алюминий	118
3	Латунь	64
4	Сталь	17
5	бронза	15

Как видите, из наиболее распространенных металлов медь и алюминий имеют самую высокую теплопроводность, а сталь и бронзу — самую низкую.Теплопроводность — очень важное свойство при выборе металла для конкретного применения. Поскольку медь является отличным проводником тепла, она хороша для теплообменников, радиаторов и даже днища кастрюль. Поскольку сталь плохо проводит тепло, она подходит для использования в высокотемпературных средах, таких как двигатели самолетов.

Вот некоторые важные области применения, для которых требуются металлы, хорошо проводящие тепло:

Теплообменники
Радиаторы
Посуда

Теплообменники

Теплообменник — это обычное применение, где важна хорошая теплопроводность.Теплообменники выполняют свою работу, передавая тепло для нагрева или охлаждения.

Медь — популярный выбор для теплообменников в промышленных объектах, систем кондиционирования воздуха, охлаждения, резервуаров для горячей воды и систем теплых полов. Его высокая теплопроводность позволяет теплу быстро проходить через него. Медь имеет дополнительные свойства, желательные для теплообменников, включая устойчивость к коррозии, биологическому обрастанию, нагрузкам и тепловому расширению.

Алюминий также может использоваться в некоторых теплообменниках как более экономичная альтернатива.

Теплообменники обычно используются в следующих ситуациях:

Промышленные объекты

Теплообменники на промышленных объектах включают ископаемые и атомные электростанции, химические предприятия, опреснительные установки и морские службы.

На промышленных предприятиях медно-никелевый сплав используется для изготовления труб теплообменника. Сплав обладает хорошей коррозионной стойкостью, что защищает от коррозии в морской среде. Он также обладает хорошей устойчивостью к биологическому обрастанию, чтобы избежать образования водорослей и морского мха.Алюминиево-латунный сплав имеет аналогичные свойства и может использоваться как альтернатива.

Солнечные системы термального водоснабжения

Солнечные водонагреватели — это экономичный способ нагрева воды, в котором для передачи солнечной тепловой энергии воде используется медная трубка. Медь используется из-за ее высокой теплопроводности, устойчивости к воздушной и водной коррозии и механической прочности.

Газовые водонагреватели

Газо-водяные теплообменники передают тепло, выделяемое газовым топливом, воде.Они распространены в жилых и коммерческих котлах. Для газовых водонагревателей предпочтительным материалом является медь из-за ее высокой теплопроводности и простоты изготовления.

Принудительное воздушное отопление и охлаждение

Тепловые насосы, использующие воздух, давно используются для отопления жилых и коммерческих помещений. Они работают за счет теплообмена воздух-воздух через испарители. Их можно использовать в дровяных печах, котлах и печах. Опять же, медь обычно используется из-за ее высокой теплопроводности.

Радиаторы

Радиаторы — это теплообменник, передающий тепло, выделяемое электронным или механическим устройством, в движущуюся охлаждающую жидкость. Жидкость отводит тепло от устройства, позволяя ему остыть до желаемой температуры. Используются металлы с высокой теплопроводностью.

В компьютерах

радиаторы используются для охлаждения центральных процессоров или графических процессоров. Радиаторы также используются в мощных устройствах, таких как силовые транзисторы, лазеры и светодиоды (светодиоды).

Радиаторы предназначены для увеличения площади поверхности, контактирующей с охлаждающей жидкостью.

Алюминиевые сплавы являются наиболее распространенным материалом для теплоотвода. Это потому, что алюминий стоит меньше меди. Однако медь используется там, где требуется более высокий уровень теплопроводности. В некоторых радиаторах используются комбинированные алюминиевые ребра с медным основанием.

Посуда

Металл с хорошей теплопроводностью чаще используется в быту в посуде. Когда вы разогреваете еду, вы не хотите ждать весь день.Вот почему медь используется для изготовления дна высококачественной посуды, потому что металл быстро проводит тепло и равномерно распределяет его по своей поверхности.

Однако, если у вас ограниченный бюджет, вы можете использовать алюминиевую посуду в качестве альтернативы. Для разогрева еды может потребоваться немного больше времени, но ваш кошелек будет вам благодарен!

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании.Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

Алюминий Vs. Электропроводность стали | Sciencing

В физике термин «проводимость» имеет несколько значений. Для металлов, таких как алюминий и сталь, это обычно относится к передаче тепловой или электрической энергии, которая имеет тенденцию быть тесно коррелированной в металлах, поскольку слабосвязанные электроны, обнаруженные в металлах, проводят как тепло, так и электричество.

Теплопроводность

Теплопроводность, способность материала проводить тепло, обычно измеряется в ваттах на кельвин на метр.(«Ватт» — это единица мощности, обычно определяемая как вольты, умноженные на амперы, или джоули энергии в секунду. «Кельвин» — это абсолютная единица измерения температуры, где нулевой кельвин — это абсолютный ноль). Материалы с хорошей теплопроводностью быстро передают большое количество тепла, например, быстро нагревающееся медное дно кастрюли. Плохие теплопроводники медленно переносят тепло, например, прихватка для духовки.

Электропроводность

Электропроводность, способность материала проводить ток, обычно измеряется в сименсах на метр.(«Сименс» — это единица электропроводности, определяемая как 1, деленная на Ом, где Ом — это стандартная единица электрического сопротивления). Для проводки и подключения предпочтительны хорошие электрические проводники. Плохие проводники, называемые изоляторами, создают безопасный барьер между током под напряжением и окружающей средой, например, виниловая изоляция удлинительного шнура.

Электропроводность алюминия

Чистый алюминий имеет теплопроводность около 235 Вт на кельвин на метр и электропроводность (при комнатной температуре) около 38 миллионов сименс на метр.Алюминиевые сплавы могут иметь гораздо более низкую проводимость, но редко такую низкую, как у железа или стали. Радиаторы электронных компонентов изготавливаются из алюминия, так как металл обладает хорошей теплопроводностью.

Электропроводность в углеродистой стали

Углеродистая сталь имеет гораздо более низкую проводимость, чем алюминий: теплопроводность около 45 Вт на кельвин на метр и электропроводность (при комнатной температуре) около 6 миллионов сименс на метр.

Электропроводность в нержавеющей стали

Нержавеющая сталь имеет гораздо более низкую проводимость, чем углеродистая сталь: теплопроводность около 15 Вт на кельвин на метр и электропроводность (при комнатной температуре) около 1.4 миллиона сименов на метр.

10 лучших теплопроводящих материалов

Теплопроводность — это мера способности материала пропускать через него тепло. Материалы с высокой теплопроводностью могут эффективно передавать тепло и легко забирать тепло из окружающей среды. Плохие теплопроводники сопротивляются тепловому потоку и медленно извлекают 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 лучших измеряемых теплопроводных материалов и их значения приведены ниже. Эти значения проводимости являются средними из-за разницы в теплопроводности в зависимости от используемого оборудования и среды, в которой были получены измерения.

Материалы теплопроводящие

Diamond — 2000 — 2200 Вт / м • K
Алмаз является ведущим теплопроводным материалом и имеет измеренные значения проводимости в 5 раз выше, чем у меди, наиболее производимого металла в Соединенных Штатах.Атомы алмаза состоят из простой углеродной основы, которая представляет собой идеальную молекулярную структуру для эффективной теплопередачи. Часто материалы с простейшим химическим составом и молекулярной структурой имеют самые высокие значения теплопроводности.
Diamond — важный компонент многих современных портативных электронных устройств. Их роль в электронике — способствовать рассеиванию тепла и защищать чувствительные части компьютера. Высокая теплопроводность алмазов также оказывается полезной при определении подлинности камней в ювелирных изделиях.Добавление небольшого количества алмаза в инструменты и технологии может сильно повлиять на свойства теплопроводности.
Серебро — 429 Вт / м • K
Серебро — относительно недорогой и распространенный теплопроводник. Серебро входит в состав многих бытовых приборов и является одним из самых универсальных металлов из-за его ковкости. 35% серебра, производимого в США, используется для производства электрических инструментов и электроники (US Geological Survey Mineral Community 2013).Вспомогательный продукт серебра, серебряная паста, пользуется все большим спросом из-за его использования в экологически чистых источниках энергии. Серебряная паста используется в производстве фотоэлементов, которые являются основным компонентом солнечных батарей.
Медь — 398 Вт / м • K
Медь — наиболее часто используемый металл для производства токопроводящих приборов в США. Медь имеет высокую температуру плавления и умеренную скорость коррозии. Это также очень эффективный металл для минимизации потерь энергии при передаче тепла.Металлические кастрюли, трубы для горячей воды и автомобильные радиаторы — все это приборы, в которых используются проводящие свойства меди.
Золото — 315 Вт / м • K
Золото — редкий и дорогой металл, который используется для специальных проводящих применений. В отличие от серебра и меди, золото редко тускнеет и может выдерживать большие количества коррозии.
Карбид кремния — 270 Вт / м • K
Карбид кремния — это полупроводник, состоящий из сбалансированной смеси атомов кремния и углерода.При изготовлении и сплаве кремний и углерод соединяются, образуя чрезвычайно твердый и прочный материал. Эта смесь часто используется в качестве компонента автомобильных тормозов, турбинных машин и стальных смесей.
Оксид бериллия– 255 Вт / м • K
Оксид бериллия используется во многих высокопроизводительных деталях для таких приложений, как электроника, поскольку он обладает высокой теплопроводностью и является хорошим электрическим изолятором.
Алюминий — 247 Вт / м • K
Алюминий обычно используется в качестве экономичной замены меди.Хотя алюминий не такой проводящий, как медь, его много, и с ним легко работать из-за его низкой температуры плавления. Алюминий является важным компонентом светильников L.E.D (светоизлучающих диодов). Медно-алюминиевые смеси набирают популярность, поскольку они могут использовать свойства как меди, так и алюминия и могут производиться с меньшими затратами.
Вольфрам — 173 Вт / м • K
Вольфрам имеет высокую температуру плавления и низкое давление пара, что делает его идеальным материалом для приборов, которые подвергаются воздействию высоких уровней электричества.Химическая инертность вольфрама позволяет использовать его в электродах, являющихся частью электронных микроскопов, без изменения электрических токов. Он также часто используется в лампах и как компонент электронно-лучевых трубок.
Графит 168 Вт / м • K
Графит — это распространенная, недорогая и легкая альтернатива другим углеродным аллотропам. Его часто используют в качестве добавки к полимерным смесям для улучшения их теплопроводных свойств. Батареи — знакомый пример устройства, в котором используется высокая теплопроводность графита.
Цинк 116 Вт / м • K
Цинк — один из немногих металлов, которые можно легко комбинировать с другими металлами для создания металлических сплавов (смеси 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.

Список литературы

Мохена, Т.К., 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

Оксид бериллия Получено с https://thermtest.com/materials-database#Beryllium-Oxide

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

Автор: Каллиста Уилсон, младший технический писатель Thermtest

Тепловые свойства металлов, проводимость, тепловое расширение, удельная теплоемкость

Проектирование и проектирование теплообмена
Металлы и материалы в машиностроении
Обзор теплопроводности, теплообмена

Металлы в целом обладают высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью и высокой плотностью.Обычно они податливы и пластичны, деформируются под нагрузкой без сколов. С точки зрения оптических свойств металлы блестящие и блестящие. Листы металла толщиной более нескольких микрометров кажутся непрозрачными, но сусальное золото пропускает зеленый свет.

Хотя большинство металлов имеют более высокие плотности, чем большинство неметаллов, их плотности сильно различаются: литий является наименее плотным твердым элементом, а осмий — наиболее плотным. Щелочные и щелочноземельные металлы в группах I A и II A называются легкими металлами, потому что они имеют низкую плотность, низкую твердость и низкие температуры плавления.Высокая плотность большинства металлов обусловлена плотноупакованной кристаллической решеткой металлической структуры. Прочность металлических связей для различных металлов достигает максимума вокруг центра ряда переходных металлов, поскольку эти элементы имеют большое количество делокализованных электронов в металлических связях с сильной связью. Однако другие факторы (такие как радиус атома, заряд ядра, количество орбиталей связей, перекрытие орбитальных энергий и форма кристалла) также участвуют.

См. Формулы преобразования внизу:

Материал	Теплопроводность БТЕ / (ч-фут-фут)	Плотность (фунт / дюйм ³)	Удельная теплоемкость (БТЕ / фунт / фут)	Точка плавления (F)	Скрытая теплота плавления (БТЕ / фунт)	Тепловое расширение (дюйм / дюйм / фут x 10 ^-6)
Алюминий	136	0.098	0,24	1220	169	13,1
Сурьма	120	–	–	–	–	–
Латунь (желтый)	69.33	0,306	0,096	1724	–	11,2
Кадмий	–	–	–	–	–	–
Медь	231	0.322	0,095	1976	91,1	9,8
Золото	183	0,698	0.032	1945	29	7,9
Инколой 800	–	0,29	0,13	2500	–	7.9
Инконель 600	–	0,304	0,126	2500	–	5,8
Чугун, литье	46.33	0,26	0,12	2150	–	6
Свинец цельный	20,39	0,41	0.032	621	11,3	16,4
Свинец жидкий	–	0,387	0,037	–	–	–
Магний	–	0.063	0,27	1202	160	14
Молибден	–	0,369	0.071	4750	126	2,9
Монель 400	–	0,319	0,11	2400	–	6.4
Никель	52,4	0,321	0,12	2642	133	5,8
Нихром (80% NI-20% Cr)	–	0.302	0,11	2550	–	7,3
Платина	41,36	0,775	0,035	3225	49	4.9
Серебро	247,87	0,379	0,057	1760	38	10,8
Припой (50% Pb-50% Sn)	–	0.323	0,051	361	17	13,1
Сталь мягкая	26,0 — 37,5	0,284	0.122	2570	–	6,7
Сталь, нержавеющая 304	8,09	0,286	0,120	2550	–	9.6
Сталь, нержавеющая 430	8,11	0,275	0,110	2650	–	6
Тантал	–	0.6	0,035	5425	–	3,6
Олово твердое	38,48	0,263	0,065	450	26.1	13
Олово жидкое	–	0,253	0,052	–	–	–
Титан 99.0%	12,65	0,164	0,13	3035	–	4,7
Вольфрам	100,53	0.697	0,04	6170	79	2,5
Тип металл (85% Pb-15% Сб)	–	0,387	0.04	500	14 + —	–
цинк	67.023	0,258	0,096	786	43.3	22,1
цирконий	145	0,234	0,067	3350	108	3.2

Термические свойства металлов
Материал	Электропроводность Вт / м-C	Плотность кг / м ³	Удельная теплоемкость Дж / кг- ° C
Алюминий, 2024, Temper-T351	143.0	2,8 x 10 ³	795,0
Алюминий, 2024, Temper-T4	121,0	2,8 x 10 ³	795,0
Алюминий, 5052, Temper-h42	138,0	2,68 x 10 ³	963,0
Алюминий, 5052, Temper-O	144,0	2.69 х 10 ³	963,0
Алюминий, 6061, Temper-O	180,0	2,71 x 10 ³	1,256 x 10 ³
Алюминий, 6061, Temper-T4	154,0	2,71 x 10 ³	1,256 x 10 ³
Алюминий, 6061, Temper-T6	167.0	2,71 x 10 ³	1,256 x 10 ³
Алюминий, 7075, Temper-T6	130,0	2,8 x 10 ³	1,047 x 10 ³
Алюминий, A356, Temper-T6	128,0	2,76 x 10 ³	900,0
Алюминий чистый	220.0	2,707 x 10 ³	896,0
Бериллий чистый	175,0	1,85 x 10 ³	1.885 x 10 ³
Латунь, красная, 85% Cu-15% Zn	151,0	8,8 x 10 ³	380,0
Латунь, желтая, 65% Cu-35% Zn	119,0	8.8 х 10 ³	380,0
Медь, сплав, 11000	388,0	8,933 x 10 ³	385,0
Медь, алюминиевая бронза, 95% Cu-5% Al	83,0	8,666 x 10 ³	410,0
Медь, латунь, 70% Cu-30% Zn	111,0	8,522 x 10 ³	385.0
Медь, бронза, 75% Cu-25% Sn	26,0	8,666 x 10 ³	343,0
Медь, константан, 60% Cu-40% Ni	22,7	8,922 x 10 ³	410,0
Медь тянутая проволока	287,0	8,8 x 10 ³	376,0
Медь, немецкое серебро, 62% Cu-15% Ni-22% Zn	24.9	8,618 x 10 ³	394,0
Медь, чистая	386,0	8,954 x 10 ³	380,0
Медь, Красная латунь, 85% Cu-9% Sn-6% Zn	61,0	8,714 x 10 ³	385,0
Золото, чистое	318,0	18,9 x 10 ³	130.0
Инвар, 64% Fe-35% Ni	13,8	8,13 x 10 ³	480,0
Чугун, литье	55,0	7,92 x 10 ³	456,0
Утюг чистый	71,8	7,897 x 10 ³	452,0
Железо кованое, 0.5% С	59,0	7,849 x 10 ³	460,0
Ковар, 54% Fe-29% Ni-17% Co	16,3	8,36 x 10 ³	432,0
Свинец чистый	35,0	11,373 x 10 ³	130,0
Магний, Mg-Al, электролитический, 8% Al-2% Zn	66.0	1.81 x 10 ³	1,0 x 10 ³
Магний чистый	171,0	1,746 x 10 ³	1,013 x 10 ³
Молибден	130,0	10,22 x 10 ³	251,0
Нихром, 80% Ni-20% Cr	12,0	8.4 х 10 ³	420,0
Никель, Ni-Cr, 80% Ni-20% Cr	12,6	8,314 x 10 ³	444,0
Никель, Ni-Cr, 90% Ni-10% Cr	17,0	8,666 x 10 ³	444,0
Никель чистый	99,0	8,906 x 10 ³	445.9
Серебро, чистое	418,0	10,51 x 10 ³	230,0
Припой, твердый, 80% Au-20% Sn	57,0	15,0 x 10 ³	15,0
Припой, твердый, 88% Au-12% Ge	88,0	15,0 x 10 ³	Нет данных
Припой, твердый, 95% Au-3% Si	94.0	15,7 x 10 ³	147,0
Припой, мягкий, 60% Sn-40% Pb	50,0	9,29 x 10 ³	180,0
Припой, мягкий, 63% Sn-37% Pb	51,0	9,25 x 10 ³	180,0
Припой, мягкий, 92,5% Pb-2,5% Ag-5% In	39,0	12.0 х 10 ³	Нет данных
Припой, мягкий, 95% Pb-5% Sn	32,3	11,0 x 10 ³	134,0
Сталь углеродистая, 0,5% C	54,0	7,833 x 10 ³	465,0
Сталь углеродистая, 1,0% C	43,0	7.801 x 10 ³	473.0
Сталь углеродистая, 1,5% C	36,0	7,753 x 10 ³	486,0
Сталь, хром, Cr0%	73,0	7,897 x 10 ³	452,0
Сталь, хром, Cr1%	61,0	7,865 x 10 ³	460,0
Сталь, хром, Cr20%	22.0	7,689 x 10 ³	460,0
Сталь, хром, Cr5%	40,0	7,833 x 10 ³	460,0
Сталь хромоникелевая, 18% Cr-8% Ni	16,3	7,817 x 10 ³	460,0
Сталь, инвар, 36% Ni	10,7	8.137 х 10 ³	460,0
Сталь, никель, Ni 0%	73,0	7,897 x 10 ³	452,0
Сталь, никель, Ni 20%	19,0	7,933 x 10 ³	460,0
Сталь, никель, Ni 40%	10,0	8,169 x 10 ³	460.0
Сталь, никель, Ni 80%	35,0	8,618 x 10 ³	460,0
Сталь, SAE 1010	59,0	7,832 x 10 ³	434,0
Сталь, SAE 1010, лист	63,9	7,832 x 10 ³	434,0
Сталь, нержавеющая, 316	16.26	8,0272 х 10 ³	502,1
Сталь, вольфрам, W0%	73,0	7,897 x 10 ³	452,0
Сталь, вольфрам, W1%	66,0	7,913 x 10 ³	448,0
Сталь, вольфрам, W10%	48,0	8.314 х 10 ³	419,0
Сталь, вольфрам, W5%	54,0	8,073 x 10 ³	435,0
Олово, литье, кованое	62,5	7,352 х 10 ³	226,0
Олово чистое	64,0	7,304 x 10 ³	226.5
Титан	15,6	4,51 x 10 ³	544,0
Вольфрам	180,0	19,35 x 10 ³	134,4
Цинк чистый	112,2	7,144 x 10 ³	384,3

Преобразование теплопроводности:
1 кал / см ² / см / с / ° C = 10.63 Вт / дюйм — ° C

117 БТЕ / (час-фут F) x (0,293 ватт-час / БТЕ) x (1,8F / C) x (фут / 12 дюймов) = 5,14 Вт / дюйм — ° C
или
117 БТЕ / (час-фут-фут) x 0,04395 Вт / дюйм-фут -фут / (Btu = ° C — дюйм) = 5,14 Вт / дюйм-° C

См. Наши определения и преобразования производства материалов страницы для получения дополнительной информации!

Тепловые свойства неметаллов

Дата / Время:

Сравнение теплопроводности нержавеющей стали с другими металлами

Теплопроводность — это процесс, при котором тепловая энергия переносится через материю, давая материалу способность проводить тепло. Электропроводность, или проводимость, обычно измеряется в ваттах на кельвин на метр. Ватт — это единица мощности, обычно определяемая либо как вольт-ампер, либо как джоули энергии в секунду.Кельвин — это абсолютная единица измерения температуры, где нулевой кельвин — это абсолютный ноль.

Материалы с хорошей теплопроводностью, например, некоторые металлы, быстро передают большое количество тепла. Например, медное дно кастрюли быстро нагревается и рассеивает это тепло по остальной части кастрюли. Плохие теплопроводники медленно переносят тепло, что может быть полезно для строительных материалов.

Теплопроводность некоторых металлов

Металлы содержат электроны, которые в первую очередь ответственны за отвод тепла.Самые высокие значения теплопроводности имеют самые чистые металлы в отожженном состоянии. Металлы, которые обычно встречаются при низкотемпературных работах, включают нержавеющую сталь, углеродистую сталь и алюминий.
У некоторых металлов теплопроводность в значительной степени зависит от чистоты и состояния металла. Для криогенных (холодопроизводительных) применений используются медь и алюминий, где требуется хорошая теплопроводность. Нержавеющая сталь используется там, где подходит относительно низкая теплопроводность.Это применимо к инфраструктуре для таких вещей, как элементы каркаса.

Электропроводность алюминия

Чистый алюминий имеет теплопроводность около 235 Вт на кельвин на метр. Алюминиевые сплавы имеют тенденцию иметь гораздо более низкую проводимость. Однако он редко бывает таким низким, как железо и сталь. Алюминий часто используется в электронных радиаторах из-за хорошей теплопроводности металла.

Электропроводность в углеродистой стали

Теплопроводность углеродистой стали намного ниже, чем у алюминия.Его теплопроводность составляет около 45 Вт на кельвин на метр. Этот материал — хороший и экономичный выбор для строительных элементов конструкции.

Электропроводность в нержавеющей стали

Нержавеющая сталь имеет даже более низкую проводимость, чем углеродистая сталь, около 15 Вт на кельвин на метр. Нержавеющая сталь — идеальный материал для конструкций в агрессивных средах или для конструкций из конструкционной стали, подвергающейся воздействию архитектурных сооружений (AESS).

Преимущества нержавеющей стали

Материалы с низкой теплопроводностью препятствуют передаче тепла.Это может привести к повышению энергоэффективности и стабильности материала. Низкая теплопроводность нержавеющей стали делает ее хорошим материалом для фасадов зданий, стеклянных конструкций и систем навесных стен. Нержавеющая сталь также остается стабильной при контакте с теплом, например, во время производственного процесса или в пищевом оборудовании, таком как печи и конвейеры.

Создание профилей для ваших нужд

Stainless Structurals — мировой лидер в производстве конструкционных профилей из нержавеющей стали и нестандартных профилей, включая профили с острыми углами.Мы используем различные производственные технологии, чтобы предоставить нашим клиентам компоненты высочайшего качества для самых разных областей применения. Наша технология Laser Fusion особенно впечатляет. Свяжитесь с нами, чтобы получить более подробную информацию о наших продуктах и инновационных производственных процессах.

Алюминий: свойства и преимущества

Что такое алюминий? Это химический элемент, который в природе встречается на Земле. Это самый распространенный металл на нашей планете, так как он составляет примерно 8% земной коры.Он очень универсален, что делает его вторым по популярности металлом после стали, например, при производстве автомобилей и строительстве. Спустя столетия после начала промышленного производства алюминия спрос на него во всем мире стремительно вырос до примерно 29 миллионов тонн в год, из которых около 22 миллионов тонн составляет чистый алюминий. Для сравнения, 7 миллионов тонн алюминия повторно используются из металлолома. Стоит отметить, что алюминий относится к металлам, используемым в машиностроении, поскольку его отношение прочности к весу выше, чем у стали.

Свойства и преимущества алюминия

Преимущества использования алюминия связаны с его замечательными свойствами:

• Устойчивость к коррозии

Когда алюминий подвергается воздействию воздуха и влажности, образуется слой оксида, защищающий поверхность алюминия от сильного окисления. Этот самозащищающийся оксидный слой придает алюминию стойкость к износу, устойчивость к атмосферным воздействиям даже в промышленной атмосфере, которая способствует атмосферным воздействиям.Анодирование также может быть использовано для повышения сопротивления оксидного слоя на поверхностях.

• Тепловая и электрическая проводимость

Алюминий отлично проводит тепло и электричество. Теплопроводность алюминия составляет от 50 до 60 процентов от теплопроводности меди, что делает его очень применимым в крупномасштабном производстве кухонной утвари. Теплопроводность связана с переносом из одной среды в другую; Так, алюминиевые теплообменники используются в химической, пищевой и авиационной промышленности.Высокая проводимость алюминия (1350) составляет около 62 процентов от Международного стандарта отожженной меди (IACS), что делает его эффективным для использования и электропроводностью и имеет около трети удельного веса меди.

• Отражательная способность

Гладкий алюминий обладает высокой отражательной способностью в электромагнитном спектре от радиоволн, а также в инфракрасном и тепловом диапазонах. Он отражает около 80% света и 90% тепла, падающего на его поверхность. Такая высокая отражательная способность придает алюминию декоративный вид и делает его эффективным для защиты от излучения света и тепла в таких областях, как кровля и автомобильные тепловые экраны.

• Нетоксичные свойства

Нетоксичность алюминия была открыта много веков назад при его первом промышленном использовании. Эта характеристика делает его пригодным для использования в кухонной посуде, не оказывая вредного воздействия на человеческий организм. Это также облегчает его использование при обертывании фольгой пищевых продуктов в перерабатывающей промышленности.

• Возможность вторичного использования

Переработка алюминия не имеет себе равных. Примечательно, что существует значительная разница в свойствах вторичного и первичного алюминия.Около 5% энергии, используемой при производстве первичного алюминия, требуется на переработку алюминия. В настоящее время около 60% алюминия перерабатывается к концу его жизненного цикла.

• Готовность к отделке

Для большинства областей применения алюминий не требует защитного покрытия. Такие методы отделки, как пескоструйная обработка, полировка и чистка проволочной щеткой, удовлетворяют большинство потребностей отделки, и в большинстве случаев используемая отделка поверхности является адекватной без необходимости дальнейшей отделки.Там, где требуется чистый алюминий или дополнительная защита, применяется широкий спектр отделки поверхности, такой как окраска, химические и электрохимические методы.

• Прочность

Чистый алюминий для коммерческого использования имеет предел прочности на разрыв 90 МПа, что делает его очень полезным для конструкционных материалов. Работать над этим с помощью таких процессов, как холодная прокатка, становится сильнее. Дальнейшее увеличение прочности достигается за счет легирования его такими элементами, как медь, марганец и кремний в определенных процентах.Сплавы намного прочнее и могут быть дополнительно упрочнены путем термообработки.

• Высокая удельная прочность

Соотношение прочности и веса алюминия намного выше, чем у конструкционной стали. Эта особенность делает его пригодным для проектирования и строительства прочных и легких конструкций с множеством преимуществ для движущихся конструкций, таких как корабли, транспортные средства и самолеты.

• Простота изготовления

Простота изготовления алюминия — одна из его важнейших особенностей из-за его более низкой обрабатываемости любыми методами литья.Алюминий может быть изготовлен с желаемой толщиной из фольги, которая тоньше бумаги, до алюминиевой проволоки, которую нужно свернуть, алюминиевых листов, которые можно формовать, штамповать и вытягивать. По сути, скорость и легкость обработки алюминия в значительной степени способствуют низкой стоимости производства алюминиевых деталей. Металлический алюминий можно точить, фрезеровать и растачивать с высокой скоростью, что сочетается с его универсальностью.

• Пластичность

Алюминий податлив, что означает, что его можно растянуть в проволоку, не ломаясь.Однако его пластичность ниже, чем у меди. Алюминий также имеет низкую плотность и температуру плавления. В расплавленном виде алюминий можно отливать несколькими способами из-за его гибкости для производства желаемых продуктов, таких как листы, фольга, трубы и стержни.

• Прочность при низких температурах

Алюминий и его сплавы оказались полезными при низких температурах. В отличие от других металлов, таких как сталь, которые становятся хрупкими при воздействии низких температур, алюминий и его сплавы становятся прочнее.При низких температурах увеличивается не только прочность, но и показатели прочности, текучести и удара. Кроме того, в этих условиях повышается коррозионная стойкость алюминия, что делает его пригодным для использования в холодных и ледяных регионах без ускоренного разрушения из-за наличия влаги.

• Непроницаемый и без запаха

Алюминий, даже свернутый как фольга, имеет толщину 0,007 мм, достаточно непроницаем и не выделяет запаха или вкуса. Кроме того, он нетоксичен, а в сочетании с непроницаемостью и отсутствием запаха делает его идеальным для упаковки таких продуктов, как фармацевтические препараты и продукты питания.

• Немагнитный

Алюминий не притягивает магниты, поэтому на непрофессиональном языке его называют парамагнитным. Эта особенность делает его идеальным для экранирования антенн и компьютерных дисков.

• Поглощение звука и ударов

Алюминий — хороший звукопоглотитель, что делает его идеальным для изготовления потолочных перекрытий и амортизаторов в автомобилях. Алюминиевая пена, ее пористость, состав материала, толщина и различные виды обработки делают ее проницаемой для звука и ударов.

Источники и дополнительная литература

Алюминиевый сплав — Общая информация — Введение в алюминий и его сплавы . Aalco.co.uk. Получено 27 мая 2020 г. с сайта http://www.aalco.co.uk/datasheets/Aluminium-Alloy_Introduction-to-Aluminium-and-its-alloys_9.ashx.

Asminternational.org. (2020). Основные характеристики алюминия . Asminternational.org. Получено 27 мая 2020 г. с https://www.asminternational.com/ru.org / documents / 10192/3456792 / 06787G_Sample.pdf / c4151917-99fc-46e8-a310-d5578d0af160.

ДЮКАНОВИЧ, Г. (2016). Алюминиевые сплавы в судостроении — быстрорастущий тренд . Aluminiuminsider.com. Получено 27 мая 2020 г. с сайта https://aluminiuminsider.com/aluminium-alloys-in-shipbuilding-a-fast-growing-trend/.

Коэффициент теплопроводности — обзор

2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

Что касается тепловых свойств наноматериалов, физические величины, требующие определения характеристик, включают коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость, тепловое расширение, термическую стабильность и температуру плавления.

Когда тонкопленочный слой материала достигает определенной толщины, эффект границ зерен будет оказывать все более значительное влияние на теплопроводность. Кроме того, коэффициент теплопроводности перпендикулярно пленке имеет тенденцию к уменьшению с уменьшением толщины пленки.

Теоретические предсказания и экспериментальные результаты подтвердили, что наноструктурированные материалы имеют удельную теплоемкость намного выше, чем у обычных объемных материалов. Наноматериалы имеют сравнительно хаотичное распределение атомов по структуре, которая имеет больший объем по сравнению с объемными аналогами.Таким образом, энтропийные вклады из-за этой некристаллической поверхности вносят гораздо больший вклад в удельную теплоемкость, чем средние крупнокристаллические материалы, что приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Нанокристаллы почти в два раза больше средних кристаллов по коэффициенту теплового расширения, причем увеличение t в основном связано с составом кристаллических границ. Основной прибор для измерения коэффициента теплового расширения материалов известен как анализатор теплового расширения, но он также известен как термодилатометрический анализатор или термомеханический анализатор .Анализ коэффициента теплового расширения материалов может дать представление о молекулярном движении, структурных изменениях и поведении при тепловом расширении. Для решения таких проблем, как термическое соединение различных материалов при производстве полупроводниковых устройств, анализатор теплового расширения является лучшим инструментом для анализа.

Точка плавления — это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкость. Для кристаллических объектов существует четкая точка плавления; однако некристаллические объекты имеют плохо определенную температуру плавления.Температура может увеличиваться до значения, при котором небольшое количество атомов в общей структуре начинает двигаться одновременно с жидким поведением. Эта температура известна как температура стеклования ( T _г). При температуре ниже T _г стекломатериал находится в твердом состоянии; при температурах выше T _г — это переохлажденная жидкость. Выражаясь в механических терминах, если температура ниже T _г, то произойдет упругая деформация; если температура выше Т _г, то начинается вязкостная (жидкая) деформация.

Температура термического разложения — это значение, при котором связи материала могут быть нагреты до разорванного состояния и диссоциированы на другие вещества.

Для пластифицированных некристаллических или аморфных наноматериалов температура стеклования и температура термической диссоциации, отличные от точки плавления, также являются очень важными тепловыми свойствами. Таблица 2.4 показывает температуру плавления нескольких видов материалов в разных масштабах.

Таблица 2.4. Точка плавления нескольких материалов в разных масштабах

Тип материала	Размер частиц: диаметр (нм) или общее количество атомов	Точка плавления (K)
Au	Обычные насыпные материалы	1340
	300 нм	1336
	100 нм	1205
	20 нм	800
	2 нм	600
Sn	10–30	555
Sn	500	480
Pb	Обычные сыпучие материалы	600
Pb	30–45	583
CdS	Обычные сыпучие материалы	1678
	2 нм	≈910
	1.5 нм	≈600
Cu	Обычные насыпные материалы	1358
Cu	20 нм	≈312

Термические свойства наноматериалов обычно обнаруживаются и анализируются с использованием термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

TGA может обеспечить непрерывное измерение на основе изменения веса материалов в процессе нагрева во время измерения.В частности, изменения массы отслеживаются как функция температуры с заданной температурной скоростью и могут быть соотнесены с потерями массы и тепловыми переходами в материале. Одновременно можно проводить дифференцированное лечение. А именно, запись изменений качества составляет метод измерения DTG.

С помощью TGA (или DTG) можно определить ряд термических свойств материалов, например температуру старения во время пиролиза и динамику старения, поведение при старении при разных температурах и в различных газовых средах, упаковочные материалы IC, используемые в процесс изготовления исполняемых полупроводниковых устройств, гибких печатных плат и стеклянных подложек, керамических подложек и других компонентов анализа.

В коллоидной системе связанные термические свойства частиц также включают, среди прочего, броуновское движение, баланс диффузии и седиментации.

При броуновском движении среднее смещение частицы X¯ может быть выражено как:

X¯ = RTN0Z3πηr

где R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N ₀ — постоянная Авогадро, Z — интервал времени наблюдения, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Броуновское движение оказывает существенное влияние на природу коллоидных частиц. Броуновское движение — важный фактор, который может повлиять на стабильность дисперсной системы коллоидных частиц. Из-за броуновского движения осаждение коллоидных частиц происходит не из-за гравиметрических сил, а из-за коллоидной агрегации, вызванной столкновениями между частицами, что приводит к осаждению.

Явление диффузии связано с переносом массы, который возникает из-за броуновского движения частиц (броуновское движение) при наличии градиента концентрации.Чем крупнее частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Обычно коэффициент диффузии используется для измерения скорости диффузии. Это физическое количество материала, указывающее на диффузионную способность.

В коллоидной системе коэффициент диффузии D можно выразить как:

D = RTN0⋅16πηr

Здесь R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N ₀ — постоянная Авогадро, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Поскольку коэффициент диффузии коррелирует со средним смещением, полученный коэффициент диффузии D также может быть выражен как:

D = X¯22Z

Здесь Z — конкретный интервал времени наблюдения, а X¯ — среднее смещение частицы при броуновском движении. В таблице 2.5 показан коэффициент диффузии золя, образующегося из наночастиц золота, при 291 К.

Таблица 2.5. Коэффициент диффузии золя, образующегося из частиц нано-Au при 291 K

Размер частиц нано-Au (нм)	Коэффициент диффузии (109 м ² / с)
1	0 .213
10	0,0213
100	0,00213

Когда частицы, взвешенные в жидкости, показывают скорость осаждения, равную скорости диффузии, система достигает состояния равновесия, а именно равновесия седиментации. . В состоянии седиментационного равновесия концентрация коллоидных частиц подчиняется закону распределения Гаусса.

Закон распределения Гаусса для коллоидных частиц может быть выражен как:

n2 = n1e − N0RT⋅43r3 (ρp − ρ0) (x2 − x1) g

Здесь n ₁ и n ₂ — концентрация частиц в поперечном сечении на высоте x ₁ и x ₂ соответственно, R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, A — Константа Авогадро, r — радиус частицы, ρ0 — плотность коллоидных частиц, ρp — плотность дисперсионной среды, г, — ускорение свободного падения.

Теплопроводность алюминия и латуни — Морской флот

Примеси в медных сплавах

отсюда

ПРУЖИННЫЕ СПЛАВЫ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ

Таблица теплопроводности металлов и сплавов

Температуропроводность металлов

Свойства алюминия: плотность, теплопроводность, теплоемкость Al

отсюда

Теплопроводность и плотность алюминия

Теплопроводность сплавов меди. Температура плавления латуни и бронзы

Теплопроводность латуни и бронзы

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

ВПО ПромМеталл (бронза, латунь, медь) +7-903-798-09-70 Александр Иванович

складскую справку скачать можно здесь

отсюда

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

Коэффициент теплопроводности металлов

Коэффициент теплопроводности других материалов

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

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

Как выбрать посуду? Статья для инженеров

Базовые принципы

Теплопроводность

Теплоемкость

Термальная диффузия

Реактивность

физические свойства, получение, применение, история :: ТОЧМЕХ

Эксперты рассказали водителям о правилах прогрева современных двигателей

Теплопроводность сталь медь алюминий

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

Что такое теплопроводность

Показатели для стали

Влияние концентрации углерода

Значение в быту и производстве

Что такое теплопроводность

Показатели для стали

Влияние концентрации углерода

Значение в быту и производстве

Теплопроводность стали и других сплавов меди, латуни и алюминия, теплопередача

Теплопроводность — алюминий

Характеристика теплопроводности материалов

Теплопроводность — алюминий

Какие металлы лучше всего проводят тепло? | Metal Supermarkets

Какие металлы лучше всего проводят тепло?

Теплообменники

Радиаторы

Посуда

Алюминий Vs. Электропроводность стали | Sciencing

Теплопроводность

Электропроводность

Электропроводность алюминия

Электропроводность в углеродистой стали

Электропроводность в нержавеющей стали

10 лучших теплопроводящих материалов

Материалы теплопроводящие

Diamond — 2000 — 2200 Вт / м • K

Серебро — 429 Вт / м • K

Медь — 398 Вт / м • K

Золото — 315 Вт / м • K

Карбид кремния — 270 Вт / м • K

Оксид бериллия– 255 Вт / м • K

Алюминий — 247 Вт / м • K

Вольфрам — 173 Вт / м • K

Графит 168 Вт / м • K

Цинк 116 Вт / м • K

Список литературы

Тепловые свойства металлов, проводимость, тепловое расширение, удельная теплоемкость

Сравнение теплопроводности нержавеющей стали с другими металлами

Теплопроводность некоторых металлов

Электропроводность алюминия

Электропроводность в углеродистой стали

Электропроводность в нержавеющей стали

Преимущества нержавеющей стали

Создание профилей для ваших нужд

Алюминий: свойства и преимущества