Теплоотдача алюминия и меди. Теплопроводность и плотность алюминия

Теплоотдача алюминия и меди. 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.

В таблице приведены следующие теплофизические свойства алюминия:

• плотность алюминия, г/см 3 ;
• удельная (массовая) теплоемкость, Дж/(кг·град);
• коэффициент температуропроводности, м 2 /с;
• теплопроводность алюминия, Вт/(м·град);
• удельное электрическое сопротивление, Ом·м;
• функция Лоренца.

Какой радиатор лучше медный или алюминиевый ВАЗ-2107. Назначение и принцип работы радиатора отопителя ВАЗ-2107

Источником тепла в системе отопления автомобиля ВАЗ-2107 служит жидкость, которой заполнена система охлаждения. Конструкция системы охлаждения выполнена таким образом, что радиатор печки является частью её общего контура. Принцип работы радиатора состоит в том, что воздушные потоки, проникая в автомобиль через воздухозаборник на капоте, поступают в отопительный отсек, где нагреваются радиатором печки и движутся далее по воздухопроводам в салон.

Радиатор отопителя ВАЗ-2107 является ключевым элементом системы отопления автомобиля

Степень подогрева воздуха, направляемого в салон автомобиля, зависит от температуры охлаждающей жидкости и положения заслонки крана печки. Регулировать положение крана можно с помощью верхнего ползунка механизма управления системой отопления: крайнее левое положение ползунка означает, что кран закрыт и печка не работает, крайнее правое — кран открыт полностью.

Регулировать положение крана можно с помощью верхнего ползунка механизма управления системой отопления

Первоначально радиаторы отопителя ВАЗ-2107 (и других «классических» моделей) изготавливались исключительно из меди. В настоящее время многие автовладельцы в целях экономии средств устанавливают алюминиевые радиаторы печки, которые, хотя и стоят дешевле медных, имеют худшие показатели теплоотдачи. Алюминиевый радиатор не всегда справляется с большим потоком морозного воздуха, попадающего в воздухозаборник при движении по трассе, и салон в этом случае прогревается недостаточно.

Радиатор отопителя может быть двух или трёхрядным . Теплообменник имеет горизонтальное положение и размещается в специальном пластмассовом корпусе. Крепится к корпусу радиатор двумя саморезами, кран вмонтирован в подводящий патрубок. Конструкционно радиатор состоит из:

• системы трубок, расположенных в сотах-рёбрах, улучшающих теплоотдачу;
• бачков входа и возврата;
• подводящего и отводящего патрубков.

Сечение трубок может быть круглым или квадратным . Круглые трубки легче изготовить, но теплоотдача таких изделий ниже, чем у квадратных, поэтому внутри круглых трубок размещают так называемые турбулизаторы — спиралевидные пластиковые полоски, способствующие увеличению показателей теплоотдачи за счёт завихрения и перемешивания хладагента. В плоских трубках турбулентность создаётся за счёт их формы, поэтому дополнительные элементы здесь не требуются.

Размеры трёхрядного медного радиатора ШААЗ составляют:

• длина — 254 мм;
• ширина — 67 мм;
• высота — 184 мм.

Вес изделия — 2,2 кг.

Двухрядный алюминиевый радиатор может иметь другие габариты.

Теплоотдача алюминия и стали. Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

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

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

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

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Какой металл лучше отводит тепло. Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди

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:

1. Молекул.
2. Атомов.
3. 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).
1. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
2. 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).
1. 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.
2. 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.
1. 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.
2. 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.

Какой радиатор лучше медный или алюминиевый на газель. Сравнение алюминиевых радиаторов ГАЗ различной конструкции

Вниманию потребителей приводится сравнительный анализ алюминиевых радиаторов ГАЗ различных конструкций. Как известно, Компания LUZAR в сентябре 2008г. начала производство радиаторов для «Волги» и «ГАЗель» нового типа – алюминиевых. За 5 лет данная продукция получила устойчивое признание со стороны потребителей – по причине технических свойств и низкой цены. За указанный период алюминиевые радиаторы LUZAR для автомобилей ГАЗ в структуре продаж превысили объемы продаж медно-латунных аналогов – мы считаем это лучшим признанием высоких потребительских свойств радиаторов новой алюминиевой конструкции.

Напоминаем, что алюминиевые радиаторы LUZAR для автомобилей «Волга» и «ГАЗель»:

• имеют алюминиевую паяную трубчато-ленточную сердцевину
• используют плоскоовальную трубку
• изготовлены по технологии «Ноколок», подразумевающей спекание сердцевины в специальной печи
• по уровню теплоотдачи превышают нормативы ГАЗ на 15%
• имеют толщину сердцевины 54мм

С 2009г. на рынке начали появляться алюминиевые радиаторы ГАЗ других производителей (по понятным причинам мы не можем называть их имен). Однако единственное сходство с алюминиевыми радиаторами LUZAR состоит в материале – также используется алюминий. Но – данные радиаторы не имеют ничего общего с конструкцией и потребительскими свойствами радиаторов LUZAR.

Приведем сравнительную таблицу, иллюстрирующую различия алюминиевых радиаторов LUZAR и алюминиевых радиаторов других производителей:

Данные, представленные в таблице 1, получены в результате технической экспертизы:

Еще один интересный факт – на рынке существуют радиаторы, значительно хуже анализируемых радиаторов производства «Х»! Как это возможно? – Эти радиаторы имеют толщину сердцевины всего 36мм! По оценкам экспертов, теплоотдача такого радиатора будет ниже нормативов ГАЗ на 35%!

Заблуждение по поводу «трех-рядных алюминиевых радиаторов»:
Некоторые производители идут на заведомый обман – пишут в наименовании своих алюминиевых радиаторов приставку «3-х рядных». Это неверное утверждение. Алюминиевые радиаторы, которые называют «3-х рядными», таковыми не являются, а имеют два ряда круглых трубок, расположенных со смещением относительно друг друга (так называемое «диагональное расположение трубок»). Визуально это может выглядеть как трех-рядная конструкция, но при этом количество трубок и емкость сердцевины не меняется.

Заблуждение по поводу «количества рядов трубок» в радиаторе:
Часто автолюбители в оценках тепло-способности радиатора используют понятие «количество рядов». Однако мы хотим обратить внимание, что этот показатель является косвенным и не описывает качеств охлаждающей сердцевины. Основное, на что следует обращать внимание – это толщина сердцевины . А современные радиаторы, имеющие алюминиевую сердцевину, имеют более широкие трубки (т.к. алюминий имеет большую жесткость, чем медь), что позволяет при той же толщине сердцевины использовать всего лишь одну или две трубки. Простая логика подсказывает, что при той же толщине одна трубка вместо двух позволит (а) увеличить емкость сердцевины радиатора и (б) уменьшить аэродинамическое сопротивление.

Компания LUZAR настоятельно рекомендует:

1. Не использовать для автомобилей ГАЗ радиаторы охлаждения алюминиевой сборной конструкции
2. Использовать для автомобилей ГАЗ только медно-латунные или алюминиевые паяные* радиаторы

*в середине 2010г. выпуск алюминиевых паяных радиаторов налажен также на одном российском заводе – данные радиаторы имеют отличные рабочие характеристики, и наша критика ни в коем случае не относится к ним.