Что лучше проводит тепло медь или алюминий
Какой же все таки поставить радиатор? Я думаю каждый из нас задавался таким же вопросом придя на рынок или в магазин запчастей, осматривая огромный выбор радиаторов на любой вкус, удовлетворяющий даже самого извращенного привереды. Хочешь двух рядный, трех рядный, побольше, поменьше, с крупной секцией с мелкой, алюминиевый, медный. Вот именно из какого металла изготовлен радиатор и пойдет речь.
Одни считают, что медь. Это своеобразные староверы, так бы назвали их в XVII веке. Да, если взять не новые автомобили XX века, то тогда повсеместно устанавливались медные радиаторы. Не зависимо от марки и модели, была ли это бюджетная микролитражка или тяжеловесный многотонный грузовик. Но есть и другая армия автовладельцев утверждая что радиаторы изготовленные из алюминия лучше медных. Потому как их устанавливают на новые современные автомобили, на сверхмощные двигатели требующие качественного охлаждения.
И что самое интересное они все правы.
И у тех и у других есть свои плюсы и естественно минусы. А теперь небольшой урок физики. Самым отличным показателем, на мой взгляд, являются цифры, а именно коэффициент теплопроводности. Если сказать по простому то это способность вещества передавать тепловую энергию от одного вещества другому. Т.е. у нас имеется ОЖ, радиатор из N-ного металла и окружающая среда. Теоретически чем выше коэффициент тем быстрее радиатор будет забирать тепловую энергию у ОЖ и быстрее отдавать в окружающую среду.
Итак, теплопроводность меди составляет 401 Вт/(м*К), а алюминия — от 202 до 236 Вт/(м*К). Но это в идеальных условиях. Казалось бы медь выиграла в данном споре, да это «+1» за медные радиаторы. Теперь кроме всего необходимо рассмотреть собственно конструкцию самих радиаторов.
Медные трубки в основе радиатора, так же медные ленты воздушного радиатора для передачи полученного тепла в окружающую среду. Крупные ячейки сот радиатора позволяют снизить потери скорости воздушного потока и позволяют прокачать большой объем воздуха за единицу времени. Слишком малая концентрация ленточной части радиатора снижает эффективность теплопередачи и увеличивает концентрацию и силу локального нагрева радиатора.
Я нашел два вида радиаторов в основе которых лежат алюминиевые и стальные трубки. Вот еще не маловажная часть, т.к. коэффициент теплопроводности стали очень мал по сравнению с алюминием, всего лишь 47 Вт/(м*К). И собственно только из-за высокой разности показателей, уже не стоит устанавливать алюминиевые радиаторы со стальными трубками. Хотя они прочнее чистокровных алюмишек и снижают риски протечки от высокого давления, например при заклинившем клапане в крышке расширительного бачка. Высокая концентрация алюминиевых пластин на трубках увеличивает площадь радиатора обдуваемого воздухом тем самым увеличивая его эффективность, но при этом увеличивается сопротивление воздушного потока и снижается объем прокачиваемого воздуха.
Ценовая политика же на рынке сложилась таким образом что медные радиаторы значительно дороже алюминиевых. Из общей картины можно сделать вывод что и те и другие радиаторы по своему хороши. Какой же все таки выбрать? Этот вопрос остается за вами.
Вот поэтому я и акцентировал на эти слова.
Вопрос, куда и как применять это понятие. Вот паяльник из алюминия делать нельзя, температуры для пайки не хватит, на одном конце 400гр, а на другом будет 60гр. А медь для этого самое то, её теплоемкость прекрасна, что бы один конец имел температуру 400гр, и на другом 300-350гр. Но вот многие этого не понимают и часто рекомендуют в качестве радиаторов для охлаждения транзисторов и прочее, применять именно медь.
Даже часто читал это в радио-журналах. Когда то это не понимали и промышленники, когда начинали делать мощные транзисторы, но потом разобрались и прекратили применять медные или латунные корпуса, а стали применять материал на основе алюминия или его заменители. Когда то с такой же трудностью сам встретился в начале 70х годов.
Был у меня усилитель на КТ805 (стерео) вот один транзистор сгорел и стаял там КТ805БМ, но у меня такого не было, поставил большой КТ805Б. Так он начал сильно греться, и стал с большим трудом держать мощность при радиаторе 10*10*6см. Занимал место пол усилителя, а на родном била алюминиевая полоска Г-образная 2*3см. Спросил своего друга из конструкторского бюро, почему так, внутри у обоих транзисторов один и тот же кристалл, а держат температуру по разному. На что он ответил, что сам корпус накапливает в себе температуру и не отдает её на радиатор, а в БМ нет этого корпуса и температура быстро рассеивается на алюминиевом радиаторе.
Потом стали делать корпуса, на первый взгляд такие же, как у КТ805Б, но состав на основе алюминия и они стали также меньше нагреваться.. Вот поэтому и нужно применять понятие теплоотдача или теплопроводность правильно.
Извини, что так много написал, но думаю это пригодится, если подобное встретится в жизни. И не только в радио, а просто в жизни. Если сделаешь нагреватель для отопления в доме, то будешь применять именно алюминий, а не медь и латунь. (что я сейчас у себя и применяю в отоплении)
| Автор: | Андрей Бедов [ Пт сен 05, 2014 18:09:28 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Котбазилио, Вы написали абсолютную бредятину с точки зрения термодинамики. Теплопроводность никак не связана с теплопередачей. Эффективность теплопередачи зависит от относительной разности температур двух взаимодействующих тел. В данном случае: «металл с наибольшей разумной теплопроводностью – воздух». | |
| Автор: | Kavka [ Пт сен 05, 2014 20:20:42 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Поддержу автора предыдущей реплики. | |
Теперь к тому, что написал Котбазилио про то что грелось и не грелось, или не так сильно грелось при медном и алюминиевом радиаторе/корпусе.
Во-первых.
Способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности (удельной теплопроводностью). Численно эта характеристика равна количеству теплоты, проходящей через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м.кв., за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Измеряется в Вт/(м*К). Т.е. Чем больше тепловой энергии способно пропустить вещество, тем больше коэффициент теплопроводности. Тут всё по определению и, надеюсь, никто возражать не будет.
Во-вторых, сами транзисторы могли иметь разные характеристики и банальное падение напряжения на них при замене могло быть разным со всеми вытекающими по закону Ома следствиями.
В третьих. Если взять два одинаковых по площади и форме радиатора из меди и алюминия, то при прочих равных условиях у них будет одинаковая теплоотдача. Потому что теплоотдача зависит от площади и разности температур. А более эффективным будет тот радиатор, материал которого сможет переносить больше тепла от охлаждаемой детали к рассеивающим поверхностям, чтобы разность температур была больше. Т.е. более эффективным будет радиатор из материала с больше теплопроводностью. Чем больше теплопроводность, тем меньше термическое сопротивление. Алюминиевый радиатор может быть холоднее медного, но сам транзистор (кристалл) на алюминиевом радиаторе может нагреться сильнее, чем на медном из-за меньшей интенсивности отвода тепла (большего термического сопротивления радиатора).
Как-то так. Вроде всё логично и нигде не напутал.
| Автор: | Котбазилио [ Пн сен 08, 2014 08:05:45 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
Теперь можем сравнить медь и алюминий по этим двум таблицам
Теплоемкость Теплопроводность
Медь 0,385 401
Алюминий 0,903 202—236
Что скажите о таких рассуждениях Теплопроводность
А скажу вот что, если Вы сделаете два паяльника из меди и алюминия, то после 30 минут нагрева их выключите, то медный ещё будет горячим, а алюминиевый уже остынет.
Поэтому и применяют алюминий в кухонной посуде, потому что алюминий быстрей передает тепло для варки продуктов. (хотя многие скажут, что это от экономии)
Проверьте на практике, возьмите транзисторную схему (хоть блок питание) и сначала поставьте алюминиевый радиатор и отрегулируйте мощность на нем, что бы транзистор имел 40гр температуру, потом ничего не меняя в параметрах поставьте медный радиатор и транзистар начнет перегреваться.
Такой пример тоже был в моей практике. В 80е годы стало популярно делать электронное зажигание для машины. Я первый собрал такую схему в своём коллективе и там радиатор применил алюминиевую пластину, мои коллеги стали повторять её но один поставил на медную пластину мощный транзистор, (кто то ему так посоветовал) он начал мне доказывать, что схема нерабочая, потому что постоянно сгорает транзистор, тогда я его спросил, а какой радиатор, конечно медный, сказал он. Вот когда я его убедил сменить на алюминиевый, он даже потом удивился и в нос мне тыкал данные из справочников, что медный радиатор лучше отдает тепло.
Вывод, некоторые понятия, нами понимаются неправильно.
| Автор: | Dick [ Пн сен 08, 2014 09:56:19 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
Теперь можем сравнить медь и алюминий по этим двум таблицам
Теплоемкость Теплопроводность
Медь 0,385 401
Алюминий 0,903 202—236
Что скажите о таких рассуждениях Теплопроводность
А скажу вот что, если Вы сделаете два паяльника из меди и алюминия, то после 30 минут нагрева их выключите, то медный ещё будет горячим, а алюминиевый уже остынет.
Для правильного «эксперимента» паяльники должны быть одного веса и иметь одинаковую площадь поверхности
И нагревать их нужно до одинаковой температуры, а не одинаковое время.
Для сравнения эффективности радиаторов площадь их поверхности тоже должна
быть одинаковой.
| Автор: | mrbot [ Вт сен 09, 2014 00:24:24 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| У нас назрел серьезный спор! ) Думаю без экспериментов не обойтись, что скажите? У кого какие предложения? | |
| Автор: | Rtmip [ Вт сен 09, 2014 02:09:09 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
Мне в связи с этим интересно понять, почему оверклокеры так любят медь и почему производители кулеров для компа делают свои более дорогие
и эффективные модели либо из меди, либо с медным пятаком? Может кто знает?
| Автор: | Андрей Бедов [ Вт сен 09, 2014 12:17:59 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
Ну Вы бы хоть постеснялись такое писать. Термодинамические расчёты при проектировании выполняют одними из первых. И не думайте, что в КБ и НИИ работают люди с четырьмя классами ЦПШ. | |
| Автор: | Котбазилио [ Ср сен 10, 2014 06:01:21 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Да, но главное в алюминии, это то, что нам нужно в радио, это способность быстро отдавать тепло от деталей. У меня есть сковородка (наверное это от космической промышленности) у неё ручка такая же, как и сама сковородка, на первый взгляд просто алюминий, но вот при жарке на ней продуктов, не нужно брать через тряпочку у неё температура комнатная. Пробовал определить где начинается падение температуры и двигая рукой по этой ручке, тепло начинал чувствовать на расстоянии 2см от самой сковороды. Хотя специально нагревал на газе саму ручку, она так же нагревается в том месте, где её грею. То есть имеет свойства тоже нагреваться, но вот понять, то ли она так быстро отдает тепло, то ли не переносит это тепло, понять не возможно. Но визуально очень похоже на алюминий. | |
| Автор: | Андрей Бедов [ Ср сен 10, 2014 14:33:15 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Это говорит как раз о том, что у ручки ХРЕНОВАЯ теплопроводность. Как и должно быть в этом случае. Если бы ручка была медная, Вы бы её голой рукой, без прихватки, не взяли. С алюминиевым радиатором так же: теплопроводность его ХУЖЕ, чем у меди. Поэтому транзистор горячий, а рёбра радиатора – холодные. Алюминий не «быстрее отдаёт тепло» в окружающую среду, а тупо хреново пропускает его через себя. Неужели по логике непонятно? Тем более уже и цифры приводили в сравнении с медью. А известно, что чем выше температура рёбер – тем ниже температура транзистора, так-как тепло распределяется между транзистором и радиатором равномернее, и результирующая температура такой системы будет ниже. И с более горячих рёбер тепло уходит интенсивнее. Писал же я выше об этом. А Вы начали обвинять изготовителей медных радиаторов в некомпетентности! Уже просто странный разговор какой-то получается. Если не сказать больше. Если бы, допустим, серебро было относительно дёшево, то радиаторы делали бы из него, а не из меди. Потому-что его теплопроводность ещё больше, чем у меди. Серебряная ложка, опущенная в стакан с киплячою водою, нагревается до пальцев за две секунды. Проверял сам, ложка есть такая у бабуськи, а ей досталась от прабабки, дореволюционная! | |
| Автор: | Котбазилио [ Чт сен 11, 2014 11:18:24 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Автор: | Котбазилио [ Вт сен 16, 2014 14:07:06 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Вы написали своё сообщения, не читая моих. Прочтите снова и не будете такое писать – И что-то я сомневаюсь что КТ805 (808 и другие) делали из алюминия когда-то, по моему всегда основание у них было медным – Это Ваши слова. Когда это я писал, что эти транзисторы делали из алюминия? Будьте внимательны, когда апеллируете. | |
| Автор: | Андрей Бедов [ Вт сен 16, 2014 15:54:37 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Я написал свои сообщения, отталкиваясь от ВАШИХ, Котбазилио. Ещё раз говорю, не «рвите жопу», если нечем крыть! Уже Вам приводили неоднократные примеры из теории и практики. Вы же стараетесь это опровергнуть своим «жизненным опытом». Скажу «по-молодёжному» – забейтесь уже, в своих жалких потугах » кому-то чего-то доказать», что уже и так давно очевидно. «шиза – наш друг», несмотря и с уважением к Вашему возрасту. | |
| Автор: | Котбазилио [ Ср сен 17, 2014 05:23:27 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Автор: | КРАМ [ Ср сен 17, 2014 05:41:21 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Автор: | Котбазилио [ Ср сен 17, 2014 06:46:58 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Теплопроводность |
| Почему то все мои оппоненты не умеют анализировать дискуссию и невнимательно читают сообщения. Я же написал, что новые транзисторы делаются на основе алюминия, но имеют большую цену, потому что этот металл дороже и алюминия и меди, это особый сплав, который и позволяет им передавать большую теплопроводность. В чистом виде алюминий не прочный и механически легко подвержен деформации. Поэтому и в автомобилестроении применяют не чистый алюминий, а силумин. Силуми́н — сплав алюминия с кремнием. Химический состав — 4-22 % Si, основа — Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других. Некоторые силумины модифицируются добавками натрия или лития. Добавка всего 0,05 % лития или 0,1 % натрия позволяет увеличить содержание кремния в эвтектическом сплаве до 14 %. Сплав Al-Si (силумины) обладают наилучшими литейными свойствами. В двойных сплавах Al-Si эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния. В легированных силуминах (АК9ч) помимо двойной эвтектики имеются тройные и более сложные эвтектики. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность. Применяются для литья деталей в авто-, мото- и авиастроении (напр. картеров, блоков цилиндров, поршней), и для производства бытовой техники (теплообменников, мясорубок). Рекомендованные сообщенияСоздайте аккаунт или войдите в него для комментированияВы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий Создать аккаунтЗарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто! ВойтиУже зарегистрированы? Войдите здесь. Сейчас на странице 0 пользователейНет пользователей, просматривающих эту страницу. | |
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 |
Теплопроводность меди – как влияет на свойства меди? + Видео
Высокая теплопроводность меди наряду с другими замечательными свойствами определила этому металлу значимое место в истории развития человеческой цивилизации. Изделия из меди и ее сплавов используются практически во всех сферах нашей жизни.
1 Медь – коротко про теплопроводность
Теплопроводностью называют процесс переноса энергии частиц (электронов, атомов, молекул) более нагретых участков тела к частицам менее нагретых его участков. Такой теплообмен приводит к выравниванию температуры. Вдоль тела переносится только энергия, вещество не перемещается. Характеристикой способности проводить тепло является коэффициент теплопроводности, численно равный количеству теплоты, которая проходит через материал площадью 1 м2, толщиной 1 м, за 1 секунду при единичном градиенте температуры.
Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м *К) – выше только у серебра. Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса таких веществ, как:
- алюминий;
- железо;
- кислород;
- мышьяк;
- сурьма;
- сера;
- селен;
- фосфор.
Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.
Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.
2 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?
Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.
Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:
- плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
- стоимость – ниже в 3,5 раза.
Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).
В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.
Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).
Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.
3 Минусы высокой теплопроводности
Низкая теплопроводность во многих случаях является нужным свойством – на этом основана теплоизоляция. Использование медных труб в системах отопления приводит к гораздо большим потерям тепла, чем при применении магистралей и разводок из других материалов. Медные трубопроводы требуют более тщательной теплоизоляции.
У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.
При газовой сварке меди необходимо использование горелок мощностью на 1–2 номера выше, чем для стальных деталей такой же толщины. Если медь толще 8–10 мм, рекомендуется работать с двумя или даже тремя горелками (часто сварку производят одной, а другими осуществляют подогрев). Сварочные работы на переменном токе электродами сопровождаются повышенным разбрызгиванием металла. Резак, достаточный для толщины высокохромистой стали в 300 мм, подойдет для резки латуни, бронзы (сплавы меди) толщиной до 150 мм, а чистой меди всего в 50 мм. Все работы связаны с значительно большими затратами на расходные материалы.
4 Как у меди повысить теплопроводность?
Медь – один из главных компонентов в электронике, используется во всех микросхемах. Она отводит и рассеивает тепло, образующееся при прохождении тока. Ограничение быстродействия компьютеров обусловлено увеличением нагрева процессора и других элементов схем при росте тактовой частоты. Разбиение на несколько ядер, работающих одновременно, и другие способы борьбы с перегревом себя исчерпали. В настоящее время ведутся разработки, направленные на получение проводников с более высокой электропроводимостью и теплопроводностью.
Открытый недавно учеными графен способен значительно увеличить теплопроводность медных проводников и их возможность к рассеиванию тепла. При проведении эксперимента слой меди покрыли графеном со всех сторон. Это улучшило теплоотдачу проводника на 25 %. Как объяснили ученые, новое вещество меняет структуру передачи тепла и позволяет энергии двигаться в металле свободнее. Изобретение находится на стадии доработки – при эксперименте использовался медный проводник гораздо больших размеров, чем в процессоре.
меди, латуни и алюминия, теплопередача
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.
Шаг пятый. Медь vs алюминий
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?
В теории:
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.
Лучший проводник — тепло — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Лучший проводник — тепло
Cтраница 1
Лучшие проводники тепла — металлы, у которых коэффициент К находится в пределах от 8 до 418 Вт / м — С. С повышением температуры теплопроводность металлов незначительно падает. [1]
Сталь — лучший проводник тепла, чем железобетон. При местном нагреве сталь лучше отводит тепло в стороны; при этом нагрев захватывает большие участки, однако при сравнительно небольшой средней температуре. В железобетоне возникает, напротив, сильный местный нагрев на сравнительно коротком участке. Изменение длины в обоих случаях примерно одинаково. Преимуществом бетона является противодействие усадки тепловому расширению; недостаток состоит в том, что неравномерный нагрев вызывает значительные температурные напряжения. [2]
Высококачественные алмазы являются лучшими проводниками тепла при температурах вблизи комнатной. Алмазы с природным изотопическим составом имеют значение теплопроводности 22 — 25 Вт / ( см К) при Г — 300 К. Из-за своей исключительно высокой теплопроводности алмазы могут быть очень полезными в микроэлектронных приложениях в качестве теплоотводящих элементов. В этой связи изучение теплопроводности алмазных покрытий представляет большой прикладной интерес. [4]
При обычных температурах и давлениях лучшими проводниками тепла являются металлы и худшими — газы. [6]
Чем больше коэффициент К, тем лучшим проводником тепла является вещество. Этот коэффициент зависит от природы вещества и от температуры, при которой происходит теплообмен. [7]
Из сравнения этих данных видно, что лучшими проводниками тепла являются серебро, медь, алюминий и что медь проводит тепло примерно в 2 раза лучик чем алюминий, и в 6 раз лучше, чем железо. [8]
Из сравнения этих данных видно, что лучшими проводниками тепла являются серебро, медь, алюминий и что медь проводит тепло примерно в 2 раза лучше, чем алюминий, и в 6 раз лучше, чем железо. [9]
Из сравнения этих данных видно, что лучшими проводниками тепла являются серебро, медь, алюминий и что медь проводит тепло примерно в два раза лучше, чем алюминий, и в шесть раз лучше, чем железо. [10]
Такое упрощение задачи тем более основательно, чем стержень тоньше, чем лучшим проводником тепла он является и чем меньшее значение имеет коэффициент а. Двумя поперечными сечениями стержня, отстоящими друг от друга на dx, выделим некоторый элемент и составим для него тепловой баланс. [11]
Из втих данных можно сделать вывод, что пропитанная маслом бумага является значительно лучшим проводником тепла, что обусловлено не только более высокой теплопроводностью прослоек, но также и заполнением маслом пор в бумаге. [12]
Влажность существенно влияет на величину коэффициента теплопроводности, так как при увлажнении материала происходит замещение воздуха, находящегося в его порах, водой, являющейся лучшим проводником тепла, чем воздух. Сырая стена имеет коэффициент теплопроводности, в 2 — 2 5 раза больший, чем сухая стена из того же материала. Этим отчасти и объясняется значительно больший расход топлива для отопления зданий в первый год их эксплуатации после постройки по сравнению с последующими годами, когда стены успевают достаточно просохнуть. [13]
Таким образом, расчет температуры по обычному решению для короткого времени после начального возмущения приводит к неверному результату, поскольку понятие температуры при этом не имеет смысла; но это время очень мало и тем меньше, чем лучший проводник тепла мы рассматриваем. Поэтому приближение при помощи дискретной системы оправдывает результаты, полученные путем прямого рассмотрения непрерывного случая, и снимает логические возражения против этого метода. [14]
Все тела проводят тепло, но не все одинаково. Лучшими проводниками тепла являются металлы. Вода и другие жидкости, а также газы проводят тепло значительно хуже, чем металлы. Еще менее теплопроводны дерево, грунт, кирпич. Хуже всего проводят тепло тепловые изоляторы: асбест, войлок, шлак, специальные полимерные материалы. [15]
Страницы: 1 2 3
Теплопроводность – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)
- Интернет-магазин
- Где купить
- Аудио
- Новости
- LECTA
- Программа лояльности
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 трубок теплообменника. Сплав имеет хорошую коррозионную стойкость, 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 медная трубка используется для передачи солнечной тепловой энергии воде. 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 испарительные агрегаты. Их можно использовать в дровяных печах, котлах и печах. Опять же, медь обычно используется из-за ее высокой теплопроводности.
Радиаторы
Радиаторы — это тип теплообменника, который передает тепло, генерируемое 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 компьютерахрадиаторы 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.
Какие металлы лучше всего проводят тепло? | Маркхэм Металс
Большинство современных приборов, которые мы используем сегодня, такие как водонагреватели и кухонная утварь, требуют хорошей теплопроводности для работы. Из-за этого большинство из них построено из различных типов металла. Однако некоторые металлы, например сплавы, проводят тепло лучше, чем другие, что может помочь этим приборам работать в соответствии с вашими потребностями.
Что такое легированный металл?
Металлический сплав — это смесь одного или двух металлов с неметаллическими элементами.Благодаря такой комбинации они не только лучше проводят тепло, но и более долговечны и устойчивы к ржавчине.
Почему важно смотреть на металлы, которые проводят тепло
Все металлы обладают своими уникальными свойствами, поэтому важно рассматривать каждый отдельно. Например, если вы ищете лучший металл для кухонной посуды, вам понадобится другой тип теплопроводности по сравнению с металлом бытовой техники.
Металлы, которые лучше всех проводят тепло
Серебро
Серебро — один из лучших металлов для отвода тепла, поскольку он работает как мощный отражатель.Из-за этого серебро содержится во многих предметах, таких как печатные платы и батареи.
Медь
Медь — еще один хороший проводник тепла, потому что она быстро поглощает тепло и удерживает его в течение длительного периода времени. Кроме того, медь также устойчива к коррозии. Из-за своей универсальности медь часто встречается в кухонной посуде, компьютерах и системах отопления.
Алюминий
Хотя алюминий не такой прочный, как медь, он все же очень хорошо проводит тепло.В отличие от меди, она дешевле, поэтому ее часто используют для изготовления посуды. В дополнение к этому, алюминий используется в светодиодных светильниках в качестве радиатора, поскольку он помогает светильникам работать более эффективно без перегрева.
Латунь
Латунь — очень прочный металл, и его можно нагревать до температуры 1720 градусов по Фаренгейту. Этот металлический сплав представляет собой смесь меди и цинка, которая помогает ему хорошо проводить тепло. Из-за сильного поглощения тепла латунь также способна мгновенно уничтожать микробы, что делает ее популярным металлом для дверных ручек и подобных предметов, к которым часто прикасаются.
Свяжитесь с нами сегодня для быстрого и удобного расчета стоимости
Все еще не знаете, какой металл лучше всего подойдет для вашей следующей работы? Мы предлагаем большой и разнообразный ассортимент стали и алюминия в сочетании с обширным набором собственного металлообрабатывающего оборудования, что позволяет нам обслуживать клиентов на беспрецедентном уровне. По вопросам или информации о наших продуктах и услугах звоните нам сегодня по телефону 978-658-1121 или свяжитесь с нами прямо на нашем сайте.
Какие металлы лучше всего рассеивают тепло
Некоторые металлы рассеиваются нагреваются более эффективно, чем другие, и эта теплопроводность важна в ряде приложений.Теплопроводность — это мера металла способность проводить тепло. Это означает, что металл охлаждает температуры, в результате процесса рассеивания.
Металлы с самая высокая теплопроводность у меди и алюминия. Самые низкие из стали и бронза.
Металлы, проводящие тепло эффективно используются в приложениях, где важна передача тепла, либо как часть процесса охлаждения или нагрева. С другой стороны, металлы любят сталь, которая плохо проводит тепло, подходит для высоких температур среды, в которых термостойкость имеет решающее значение.
Например, как эффективный теплопровод, медь используется в нагревательных стержнях и проводах, горячей воде резервуары и теплообменники. Точно так же алюминиевые сплавы являются наиболее распространенными. материал в радиаторах.
Где термостойкость важная функция, то металлы с низкой теплопроводностью наиболее уместны, например, авиационные двигатели из стали.
В теплопроводности применения, эти металлы должны быть сначала изготовлены, чтобы сделать их пригодными для их конечная цель.Вот почему высокая температура изоляция и Системы безопасности печи имеют решающее значение для литейного производства и сталелитейной промышленности .
Теплообменники
Теплообменники устройства, передающие тепло от одной формы к другой. Этот обмен материей может быть жидкостью, такой как масло или вода, или движущимся воздухом. Главный металл в жаре теплообменники медные, но алюминий может обеспечить экономичную альтернативу некоторые приложения. Оба используются, потому что они хорошо проводят тепло.
Распространенный вид тепла обменник радиатора автомобиля. Охлаждающая жидкость двигателя сделана из слоев металла. листы, сложенные вместе, с алюминиевым сердечником.
Охлаждает двигатель за счет циркуляция жидкой охлаждающей жидкости на водной или масляной основе. Эта жидкость нагревается через блок двигателя, затем теряет тепло через радиатор перед тем, как быть вернулся к двигателю.
— Теплообменники также используются в авиационных двигателях для отвода избыточного тепла, а также в военной технике, лазерах, рентгеновских лучах и источниках питания.
-Промышленные объекты, на которых используются теплообменники, включают атомные электростанции и химические заводы. Обычно это трубы из медно-никелевого сплава с хорошей устойчивостью к коррозии.
-Газоводяные теплообменники передают тепло, вырабатываемое газовым топливом, воде в бытовых и коммерческих котлах.
— Испарительные агрегаты приводят в действие теплообменник воздух-воздух в воздушных тепловых насосах, используемых в бытовых и коммерческих системах отопления.
Радиаторы
Это особая форма теплообменника, зависящего от теплопроводности для передачи тепла, генерируемого электронные или механические устройства в движущуюся охлаждающую жидкость, которая затем отводит тепло в охлаждение.
Опять же, здесь используются металлы. с высокой теплопроводностью.
Радиаторы обычно изготовлен из алюминиевого сплава, обладающего одной из самых высоких теплопроводности значения. Они используются в полупроводниках для различных потребителей и промышленная электроника.
В компьютерах используются радиаторы для охлаждения центральных процессоров и графических процессоров, но вы также найти их в силовых транзисторах и светодиодах.
Возможно, проще узнаваемое применение теплопроводности с учетом рассеивания тепла качества, есть посуда.У высококачественных сковородок медное дно, потому что это будет быстро проведите тепло, равномерно распределяя его по поверхности.
Способы плавки алюминия и меди
Как теплопроводящий металлы, медь и алюминий имеют огромное практическое значение. Однако плавка Сам процесс извлечения этих металлов из руд требует квалифицированных термических управление.
Индукционные печи обычно обрабатывают медь и алюминий, которые имеют высокую температуру плавления 1083 ° С.Этот индукционный нагрев чище и энергоэффективнее, чем традиционными методами, но требует точного контроля температуры и термического управление.
Индукционные печи не обладают способностью к рафинированию, поэтому обрабатываемые ими материалы сначала должны быть очищены от любые продукты окисления. Эти печи могут быть как без сердечника, так и с расплавом. металлическая петля, намотанная через железный сердечник.
Изоляция и безопасность печи
Так же, как медь и алюминий используются в теплопередаче, поэтому этот процесс помогает фактическому производству этих металлы в первую очередь.Микропористая высокотемпературная изоляция помогает предотвращают передачу тепла в печах, плавящих эти металлы.
микропористый Элмелин материал называется Elmtherm и бывает нескольких сортов. В алюминии системы отмывки оптимизируют движение и сводят к минимуму потери тепла; и в таянии печи это помогает поддерживать равномерное распределение тепла и качество готовый продукт.
Другой аспект меди а выплавка алюминия обеспечивает безопасность печи. Vapourshield особенно эффективен для контроля выбросов при плавлении медных сплавов, разные химические компоненты.
Поддерживающая теплопроводность
Elmelin поддерживает широкий ряд отраслей промышленности, которые полагаются на процессы теплопередачи с использованием термического проводящие металлы, рассеивающие тепло. Мы также обеспечиваем существенно высокий температурная изоляция для литейных производств, которые обрабатывают эти металлы. Для большего информации, пожалуйста, позвоните нам по телефону +44 20 8520 2248, по электронной почте [email protected] или заполните нашу онлайн-форму запроса . Мы свяжемся с вами как можно скорее.
Медь vs.Алюминиевые проводники | Anixter
Проводники состоят из материалов, которые проводят электрический ток или поток электронов. Немагнитные металлы обычно считаются идеальными проводниками электричества. В производстве проводов и кабелей используются различные металлические проводники, но наиболее распространены два из них — медь и алюминий. У проводников разные свойства, такие как проводимость, прочность на разрыв, вес и воздействие окружающей среды.
Медные проводники
Медь — один из старейших известных материалов.Его пластичность и электропроводность использовались ранними экспериментаторами с электричеством, такими как Бен Франклин и Майкл Фарадей. Медь использовалась в таких изобретениях, как телеграф, телефон и электродвигатель.
За исключением серебра, медь является наиболее распространенным проводящим металлом и стала международным стандартом. Международный стандарт отожженной меди (IACS) был принят в 1913 году для сравнения проводимости других металлов с медью. Согласно этому стандарту технически чистая отожженная медь имеет 100-процентную проводимость IACS.Промышленно чистая медь, производимая сегодня, может иметь более высокие значения проводимости IACS, поскольку технология обработки со временем совершенствовалась.
Помимо превосходной проводимости меди, этот металл обладает высокими свойствами прочности на разрыв, теплопроводностью и тепловым расширением. Отожженная медная проволока, используемая для электрических целей, соответствует требованиям ASTM B3, Спецификации для мягкой или отожженной медной проволоки.
Алюминиевые проводники
Несмотря на то, что медь долгое время использовалась в качестве материала для проведения электричества, алюминий имеет определенные преимущества, которые делают его привлекательным для конкретных применений.
Алюминий имеет 61 процент проводимости меди, но только 30 процентов от веса меди. Это означает, что неизолированный алюминиевый провод весит вдвое меньше, чем неизолированный медный провод с таким же электрическим сопротивлением. Алюминий, как правило, дешевле по сравнению с медными проводниками.
Алюминиевые проводники состоят из различных сплавов, известных как серия AA-1350 и серия AA-8000. AA-1350 имеет минимальное содержание алюминия 99,5%. В 1960-х и 1970-х годах из-за высокой цены на медь по сравнению с алюминием этот сорт алюминия стал широко использоваться для бытовой электропроводки.Из-за некачественной сборки соединений и физических различий между алюминием и медью образовались соединения с высоким сопротивлением, которые стали опасными для возгорания.
В ответ на это были разработаны алюминиевые сплавы, которые обладают свойствами ползучести и удлинения, более похожими на медь. Эти сплавы серии AA-8000 являются единственными одножильными или многопроволочными алюминиевыми проводниками, разрешенными к использованию в соответствии со статьей 310 Национального электротехнического кодекса 2014 г. *. Сплавы серии AA-8000 соответствуют требованиям ASTM B800, Стандартные технические условия на проволоку из алюминиевого сплава серии 8000 для электрических целей — отожженные и промежуточные.
Сравнение
Если алюминий используется там, где раньше использовалась медь, обычно достаточно использовать алюминиевый проводник на два размера AWG больше, чем у меди. Ниже приводится сравнение алюминия и меди для одного и того же применения.
| Сравнение свойств XHHW-2 | Серия AA-8000 Алюминий | Медь |
| Размер AWG для 60 А при 75 ° C | 6 | 8 |
| Масса на 1000 футов. | 39 фунтов | 65 фунтов |
| Диаметр условный | 0,26 дюйма | 0,23 дюйма |
| Максимальное тяговое усилие | 157 фунтов | 132 фунтов |
Приложения
Медь гораздо чаще используется для изготовления проволоки, чем алюминий. Почти все электронные кабели сделаны из меди, как и другие продукты, в которых используется высокая проводимость меди.Медные проводники также широко используются в системах распределения электроэнергии, производства электроэнергии и в автомобилестроении.
Для снижения веса и снижения затрат электроэнергетические компании используют алюминий для воздушных линий электропередачи. Алюминий также находит применение там, где важны его легкие свойства, например, в самолетах и в автомобилях будущего. Для больших коаксиальных кабелей можно использовать алюминиевый провод с медным покрытием, чтобы воспользоваться преимуществами проводимости меди при одновременном снижении веса по сравнению с алюминием.
Разъемы
Разъемы
должны быть рассчитаны на использование с алюминием. Соединения, предназначенные для использования с алюминием, часто также могут использоваться с медью и имеют соответствующую маркировку, например, AL7CU, соединитель, подходящий для использования с медными или алюминиевыми проводниками при температуре 75 ° C. В приложениях, где требуется пайка соединений, предпочтительнее медь или луженая медь, так как алюминий трудно паять.
10 лучших теплопроводных 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 измеренных 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 в особых проводящих целях. 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 сплавлении 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 манипулировать 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, подвергающихся 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, использующего высокую 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
Какой металл является лучшим проводником тепла? — Научные проекты
Схема эксперимента:
Спланируйте эксперимент для проверки каждой гипотезы.Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль — это дополнительная экспериментальная проба или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «контрольная точка» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что происходит при изменении переменной, сравнивая ее с отсутствием изменений.Надежные средства управления иногда очень сложно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной приведет к вашим наблюдениям. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».
Эксперимент 1:
В этом эксперименте вы сравните теплопроводность трех разных металлов. Вы можете сделать это, используя образцы различных металлических стержней или кондуктометра, как показано на рисунке.
Процедура :
Пойдите в строительный магазин и купите 3 отрезка неизолированного провода из меди, нержавеющей стали и алюминия. Все провода должны быть одинакового диаметра (3 мм или 4 мм) и одинаковой длины (от 6 до 8 дюймов). Приобретите пачку простых белых свечей, несколько спичек и часы с секундной стрелкой. Осторожно растопите немного воска из свечи, скатывая теплый воск в шарики одинакового размера — около четверти дюйма в диаметре. Возможно, вам придется увеличить диаметр восковых шариков, в зависимости от толщины самой толстой проволоки, которую вы смогли найти, потому что в следующей части эксперимента вы собираетесь проткнуть восковые шарики на концах проволоки.Если у вас длинные провода, тщательно отмерьте разные провода на отрезки одинакового размера — подойдет длина 6 дюймов — и попросите взрослого, помогающего вам, отрезать их за вас.
Затем зажгите свечу и, удерживая проволоку с восковым шариком на конце с помощью щипцов, вставьте конец проволоки, противоположный восковому шарику, в пламя свечи, удерживайте его там, пока восковой шарик не расплавится с проволоки, и время идет. часы, сколько времени нужно, чтобы восковой шарик растаял. Внимательно отметьте в листе сбора данных для каждого куска проволоки: из меди, алюминия или нержавеющей стали, какой толщины, какой длины был кусок и сколько времени потребовалось, чтобы воск расплавился.
Если вы используете кондуктометр, держите центр кондуктометра над пламенем.
Обобщите свои результаты и сравните их с вашей гипотезой — действительно ли восковой шарик упал с медной проволоки быстрее всего?
Расширенная дополнительная процедура:
Если вы можете получить провода разной толщины из одного и того же металла, вы также можете использовать ту же процедуру, чтобы проверить влияние толщины на теплопередачу или проводимость. Попытайтесь выяснить, как повлияла разная толщина проволоки на время плавления? Запишите свои результаты и сравните результаты с гипотезой в заключение, подтверждающее или опровергающее вашу гипотезу.
Эксперимент 2:
В этом эксперименте мы проверим теплопроводность 3 разных ложек. Вы можете выбрать ложки из нержавеющей стали, алюминия и меди. Вы также можете использовать этот метод для сравнения теплопроводности металлических полос, стержней или труб.
Процедура :
- Вдавите небольшой кусочек теплого воска для свечей из Части I в ручку каждой из трех ложек (см. Схему). Вдавите четвертинки в воск так, чтобы они прикрепились к ложкам.
- Наполните химический стакан 300 мл воды и поставьте стакан на нагревательную плиту.
- Поместите три ложки в воду так, чтобы четвертинки выходили из верхней части стакана.
- Включите конфорку и дайте воде нагреться. Обратите внимание на четвертинки и обратите внимание на порядок, в котором они падают с ложек.
Более сложный эксперимент
Jut на ваш обзор
Шесть стержней одинакового размера, но из разных материалов, покрыты термочувствительной краской.Один конец каждого стержня вставлен в трубу, по которой может проходить пар. Теплопроводность каждого стержня качественно определяется степенью изменения цвета. (Стержни изготовлены из меди, алюминия, цинка, олова, железа и свинца).
Указания : Подождите, пока вода почти закипит, прежде чем присоединять шланг к концу трубы. (Наденьте защиту для рук на случай преждевременного выхода пара.) Укажите на различную скорость изменения цвета по мере продолжения процесса.
Применения : Показатели проводимости часто определяют, какие материалы используются в качестве изоляторов.
Теплопроводность металлов, металлических элементов и сплавов
Теплопроводность — k — это количество тепла, передаваемого за счет единичного температурного градиента в единицу времени в установившихся условиях в направлении, нормальном к поверхности единицы площади. Теплопроводность — к — используется в уравнении Фурье.
| Металл, металлический элемент или сплав | Температура — t — ( o C) | Теплопроводность — k — |
|---|---|---|
| Алюминий | -73 | 237 |
| « | 0 | 236 |
| » | 127 | 240 |
| « | 327 | 232 |
| « | 527 | 220 |
| Алюминий — дюралюминий (94-96% Al, 3-5% Cu, следы Mg) | 20 | 164 |
| Алюминий — силумин (87% Al, 13% Si) | 20 | 164 |
| Алюминиевая бронза | 0-25 | 70 |
| Алюминиевый сплав 3003, прокат | 0-25 | 9 0017 190|
| Алюминиевый сплав 2014.отожженный | 0-25 | 190 |
| Алюминиевый сплав 360 | 0-25 | 150 |
| Сурьма | -73 | 30,2 |
| « | 0 | 25,5 |
| « | 127 | 21,2 |
| » | 327 | 18,2 |
| « | 527 | 16,8 |
| Бериллий | -73 | 301 |
| » | 0 | 218 |
| « | 127 | 161 |
| » | 327 | 126 |
| « | 527 | 107 |
| » | 727 | 89 |
| « | 927 | 73 |
| Бериллиевая медь 25 | 9001 7 0-2580 | |
| Висмут | -73 | 9.7 |
| « | 0 | 8,2 |
| Бор | -73 | 52,5 |
| » | 0 | 31,7 |
| « | 127 | 18,7 |
| « | 327 | 11,3 |
| » | 527 | 8,1 |
| « | 727 | 6,3 |
| » | 927 | 5.2 |
| Кадмий | -73 | 99,3 |
| « | 0 | 97,5 |
| » | 127 | 94,7 |
| Цезий | -73 | 36,8 |
| « | 0 | 36,1 |
| Хром | -73 | 111 |
| » | 0 | 94,8 |
| « | 127 | 87.3 |
| « | 327 | 80,5 |
| » | 527 | 71,3 |
| « | 727 | 65,3 |
| » | 927 | 62,4 |
| Кобальт | -73 | 122 |
| « | 0 | 104 |
| » | 127 | 84,8 |
| Медь | -73 | 413 |
| « | 0 | 401 |
| « | 127 | 392 |
| » | 327 | 383 |
| « | 527 | 371 |
| » | 727 | 357 |
| « | 927 | 342 |
| Медь электролитическая (ETP) | 0-25 | 390 |
| Медь — Адмиралтейская латунь | 20 | 111 |
| Медь — алюминиевая бронза (95% Cu, 5% Al) | 20 | 83 |
| Медь — Бронза (75% Cu, 25% Sn) | 20 | 26 |
| Медь — латунь (желтая латунь) (70% Cu, 30% Zn) | 20 | 111 |
| Медь — патронная латунь (UNS C26000) | 20 | 120 |
| Медь — константан (60% Cu, 40% Ni) | 20 | 22.7 |
| Медь — немецкое серебро (62% Cu, 15% Ni, 22% Zn) | 20 | 24,9 |
| Медь — фосфористая бронза (10% Sn, UNS C52400) | 20 | 50 |
| Медь — Красная латунь (85% Cu, 9% Sn, 6% Zn) | 20 | 61 |
| Мельхиор | 20 | 29 |
| Германий | -73 | 96,8 |
| « | 0 | 66.7 |
| « | 127 | 43,2 |
| » | 327 | 27,3 |
| « | 527 | 19,8 |
| » | 727 | 17,4 |
| » | 927 | 17,4 |
| Золото | -73 | 327 |
| « | 0 | 318 |
| » | 127 | 312 |
| « | 327 | 304 |
| « | 527 | 292 |
| » | 727 | 278 |
| « | 927 | 262 |
| Гафний | -73 | 24.4 |
| « | 0 | 23,3 |
| » | 127 | 22,3 |
| « | 327 | 21,3 |
| » | 527 | 20,8 |
| » | 727 | 20,7 |
| « | 927 | 20,9 |
| Hastelloy C | 0-25 | 12 |
| Инконель | 21-100 | 15 |
| Инколой | 0-100 | 12 |
| Индий | -73 | 89.7 |
| « | 0 | 83,7 |
| » | 127 | 75,5 |
| Иридий | -73 | 153 |
| « | 0 | 148 |
| « | 127 | 144 |
| » | 327 | 138 |
| « | 527 | 132 |
| » | 727 | 126 |
| « | 927 | 120 |
| Утюг | -73 | 94 |
| « | 0 | 83.5 |
| « | 127 | 69,4 |
| » | 327 | 54,7 |
| « | 527 | 43,3 |
| » | 727 | 32,6 |
| » | 927 | 28,2 |
| Железо — литье | 20 | 52 |
| Железо — перлитное с шаровидным графитом | 100 | 31 |
| Кованое железо | 20 | 59 |
| Свинец | -73 | 36.6 |
| « | 0 | 35,5 |
| » | 127 | 33,8 |
| « | 327 | 31,2 |
| Химический свинец | 0-25 | 35 |
| Сурьма свинец (твердый свинец) | 0-25 | 30 |
| Литий | -73 | 88,1 |
| « | 0 | 79.2 |
| « | 127 | 72,1 |
| Магний | -73 | 159 |
| » | 0 | 157 |
| « | 127 | 153 |
| « | 327 | 149 |
| » | 527 | 146 |
| Магниевый сплав AZ31B | 0-25 | 100 |
| Марганец | -73 | 7.17 |
| « | 0 | 7,68 |
| Ртуть | -73 | 28,9 |
| Молибден | -73 | 143 |
| » | 0 | 139 |
| « | 127 | 134 |
| » | 327 | 126 |
| « | 527 | 118 |
| » | 727 | 112 |
| « | 927 | 105 |
| Монель | 0–100 | 26 |
| Никель | -73 | 106 |
| « | 0 | 94 |
| » | 127 | 80.1 |
| « | 327 | 65,5 |
| » | 527 | 67,4 |
| « | 727 | 71,8 |
| » | 927 | 76,1 |
| Никель — Кованые | 0-100 | 61-90 |
| Мельхиор 50-45 (константан) | 0-25 | 20 |
| Ниобий (колумбий) | -73 | 52.6 |
| « | 0 | 53,3 |
| » | 127 | 55,2 |
| « | 327 | 58,2 |
| » | 527 | 61,3 |
| » | 727 | 64,4 |
| « | 927 | 67,5 |
| Осмий | 20 | 61 |
| Палладий | 75.5 | |
| Платина | -73 | 72,4 |
| « | 0 | 71,5 |
| » | 127 | 71,6 |
| « | 327 | 73,0 |
| « | 527 | 75,5 |
| » | 727 | 78,6 |
| » | 927 | 82,6 |
| Плутоний | 20 | 8.0 |
| Калий | -73 | 104 |
| « | 0 | 104 |
| » | 127 | 52 |
| Красная латунь | 0-25 | 160 |
| Рений | -73 | 51 |
| « | 0 | 48,6 |
| » | 127 | 46,1 |
| « | 327 | 44.2 |
| « | 527 | 44,1 |
| » | 727 | 44,6 |
| « | 927 | 45,7 |
| Родий | -73 | 154 |
| « | 0 | 151 |
| » | 127 | 146 |
| « | 327 | 136 |
| » | 527 | 127 |
| « | 727 | 121 |
| « | 927 | 115 |
| Рубидий | -73 | 58.9 |
| « | 0 | 58,3 |
| Селен | 20 | 0,52 |
| Кремний | -73 | 264 |
| » | 0 | 168 |
| « | 127 | 98,9 |
| » | 327 | 61,9 |
| « | 527 | 42,2 |
| » | 727 | 31.2 |
| « | 927 | 25,7 |
| Серебро | -73 | 403 |
| » | 0 | 428 |
| « | 127 | 420 |
| « | 327 | 405 |
| » | 527 | 389 |
| « | 727 | 374 |
| » | 927 | 358 |
| Натрий | -73 | 138 |
| « | 0 | 135 |
| Припой 50-50 | 0-25 | 50 |
| Сталь — углерод, 0.5% C | 20 | 54 |
| Сталь — углеродистая, 1% C | 20 | 43 |
| Сталь — углеродистая, 1,5% C | 20 | 36 |
| « | 400 | 36 |
| « | 122 | 33 |
| Сталь — хром, 1% Cr | 20 | 61 |
| Сталь — хром, 5% Cr | 20 | 40 |
| Сталь — хром, 10% Cr | 20 | 31 |
| Сталь — хром никель, 15% Cr, 10% Ni | 20 | 19 |
| Сталь — хромоникель, 20% Cr , 15% Ni | 20 | 15.1 |
| Сталь — Hastelloy B | 20 | 10 |
| Сталь — Hastelloy C | 21 | 8,7 |
| Сталь — никель, 10% Ni | 20 | 26 |
| Сталь — никель, 20% Ni | 20 | 19 |
| Сталь — никель, 40% Ni | 20 | 10 |
| Сталь — никель, 60% Ni | 20 | 19 |
| Сталь — хром никель, 80% никель, 15% никель | 20 | 17 |
| Сталь — хром никель, 40% никель, 15% никель | 20 | 11.6 |
| Сталь — марганец, 1% Mn | 20 | 50 |
| Сталь — нержавеющая, тип 304 | 20 | 14,4 |
| Сталь — нержавеющая, тип 347 | 20 | 14,3 |
| Сталь — вольфрам, 1% W | 20 | 66 |
| Сталь — Деформированный углерод | 0 | 59 |
| Тантал | -73 | 57.5 |
| « | 0 | 57,4 |
| » | 127 | 57,8 |
| « | 327 | 58,9 |
| » | 527 | 59,4 |
| » | 727 | 60,2 |
| « | 927 | 61 |
| Торий | 20 | 42 |
| Олово | -73 | 73.3 |
| « | 0 | 68,2 |
| » | 127 | 62,2 |
| Титан | -73 | 24,5 |
| « | 0 | 22,4 |
| « | 127 | 20,4 |
| » | 327 | 19,4 |
| « | 527 | 19,7 |
| » | 727 | 20.7 |
| « | 927 | 22 |
| Вольфрам | -73 | 197 |
| » | 0 | 182 |
| « | 127 | 162 |
| « | 327 | 139 |
| » | 527 | 128 |
| « | 727 | 121 |
| » | 927 | 115 |
| Уран | -73 | 25.1 |
| « | 0 | 27 |
| » | 127 | 29,6 |
| « | 327 | 34 |
| » | 527 | 38,8 |
| » | 727 | 43,9 |
| « | 927 | 49 |
| Ванадий | -73 | 31,5 |
| » | 0 | 31.3 |
| « | 427 | 32,1 |
| » | 327 | 34,2 |
| « | 527 | 36,3 |
| » | 727 | 38,6 |
| » | 927 | 41,2 |
| Цинк | -73 | 123 |
| « | 0 | 122 |
| » | 127 | 116 |
| « | 327 | 105 |
| Цирконий | -73 | 25. 2019 © Все права защищены. Карта сайта |