Что нагреется быстрее алюминий или медь: Что нагреется быстрее стекло или медь

alexxlab | 02.04.2023 | 0 | Разное

Какая проводка лучше алюминиевая или медная ?

В предыдущей статье “Можно ли использовать алюминиевые кабели в электропроводке квартиры или дома?” – мы выяснили, что теперь официально это разрешено. Есть определенные ограничения и требования к применяемому алюминиевому кабелю, их все мы обсудили в статье, но принципиальное разрешение на использование есть.

Возможно, на крупных объектах, больших объемах и диаметрах используемого кабеля, использование алюминия оправдано экономически, но какой материал жил кабеля будет лучше для разводки электрики в квартире или в частном доме, давайте разберемся вместе.

Для этого, я постараюсь ответить на три основных вопроса, которые мне задают:

• Какая проводка лучше Алюминиевая или медная ?
• Можно ли сэкономить на материалах, применяя алюминиевые провода для электромонтажных работ?
• Есть ли смысл использовать алюминиевые кабели?

Мы рассмотрим подробнее возможности и ограничения каждого типа кабелей, рассчитаем какая проводка будет дешевле и на сколько и сделаем выводы.

В первую очередь, давайте сравним, все основные, самые важные в электрике параметры медного и алюминиевого кабеля, оказывающие влияние на качество передачи электроэнегргии, надежность и долговечность электропроводки:

Параметры	медь	алюминий	ВЫВОД
Удельное электрическое сопротивление, Ом*мм2/м	0,0175	0,028	Сопротивление алюминиевого провода в 1,67 раза выше, чем у медного. Соответственно, при протекании одинакового тока, по жилам равной длины и сечения, алюминиевый кабель будет нагреваться значительно больше.
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°C)	389,6	209,3	Чем выше данный параметр, тем лучше материал проводит тепло.  Соответственно, медный кабель будет в 1,86 раза быстрее рассеивать тепло, и нагреваться более равномерно, чем алюминиевый.
Температурный коэффициент сопротивления	0,043	0,042	Электрическое сопротивление металлов, меняется в зависимости от изменения их температуры – с ростом температуры, растет сопротивление. Чем меньше температурный коэффициент, тем меньше изменение температуры влияет на его сопротивление. Здесь показатели меди и алюминия практически одинаковы, паритет.
Плотность, кг/м3	8900	2700	Разница плотности меди и алюминия составляет 3,3 раза. Соответственно, при равных объемах  масса меди, будет выше, чем у алюминия практически в том же соотношении. По этой характеристике выигрывает алюминий, он значительно легче меди.
Временное сопротивление, МПа	200-250	80-120	Это величина показывает предельную величину, при преодолении которого, некое напряжение разрушит материал проводника. Медь более чем в 2 раза прочнее алюминия.
Период эксплуатации, лет	30	15	Срок службы медного кабеля, как минимум в два раза больше, чем у алюминия.

 

Учитывая все характеристики, однозначно можно сказать, что электрическую проводку квартиры или дома, лучше делать из медных кабелей.

Они прослужат вам дольше, будут удобнее при монтаже и значительно эффективнее смогут справляться как с электрическими нагрузками, так и с возможным механическим воздействием при монтаже или эксплуатации.

При этом, стоит отметить, что часть из недостатков алюминиевых проводов можно нивелировать, например используя жилы большего сечения. Не зря же допускается использовать алюминиевые кабели лишь с сечением от 2,5мм2.

Поэтому, чтобы категорично заявить, что медная проводка лучше алюминиевой,

мы должны рассчитать, какой же из этих вариантов Экономически выгоднее, какая проводка будет дешевле. Ведь экономическая выгода и была основной причиной того, что алюминиевую проводку снова разрешили.

При строительстве многоквартирных домов, при использовании кабелей в промышленных масштабах, экономика, очевидно, будет другая, нежели при расчете электропроводки квартиры или дома и там, наверняка разница будет очень наглядно ощутимая.

Мы же сейчас рассчитаем, будет ли отличаться стоимость аналогичных проектов по разводке электрики в квартире медным и алюминиевым кабелем.

Условно примем тот факт, что соединения, распределительные коробки и т. д. будут применяться аналогичные, посчитаем лишь разницу в цене кабеля.

Будем учитывать, лишь то, что допустимая нагрузка на медный кабель выше, примерно на ступень, чем на алюминиевый.

Т.е. там, где мы применяем медный кабель 3х1.5мм.кв, нужно использовать 3х2.5мм.кв. алюминиевого. И хотя, чтобы достичь тех же параметров допустимой мощности, что у 3х2.5 мм.кв. меди, используемого в розеточных группах, нужно применять алюминиевый кабель сечением уже 4мм.кв, мы будем рассчитывать сеть с алюминиевыми жилами 2.5мм, просто возьмем его в 1.5 раза больше. Условно приняв, что придется сделать больше разных розеточных групп и расход кабеля за счет этого возрастет.

Также, условно возьмем 15 метров кабеля, для подключения электроплиты, при этом сечение меди будет 4мм.кв. а алюминия 6 мм.кв. Пользуясь правилом выбора сечения кабеля для электрической варочной панели или плиты. 

Теперь давайте прикинем, согласно нашей статистике расхода медных кабелей на электромонтаж типовых квартир, с минимально необходимым количеством розеток, выключателей и светильников, какая будет разница в стоимости медного и алюминиевого кабеля.

В расчете использовались расценки одного популярного сайта, который продает кабельную продукцию. Самые низкие расценки для плоских кабелей:

Медный – 3 жильный ВВГнг(А)-LS-П

Алюминиевый – 3х жильный АВВГнг-LS-П

		Медь			Алюминий			Разница
		кол-во, м	цена за 1 метр	Итого	кол-во, м	цена за 1 метр	Итого
1 комнатная 35м.кв.	3х1.5 мм.кв	30	43.17 ₽	1 295.10 ₽
	3х2.5 мм.кв.	50	66. 43 ₽	3 321.50 ₽	105	26.35 ₽	2 766.75 ₽
	3х4 мм.кв.	15	103.00 ₽	1 545.00 ₽
	3х6 мм.кв.				15	44.38 ₽	665.70 ₽
	ИТОГО			6 161.60 ₽			3 432.45 ₽	44.29%
2х комнатная 50м.кв.	3х1.5 мм.кв	45	43.17 ₽	1 942.65 ₽
	3х2. 5 мм.кв.	75	66.43 ₽	4 982.25 ₽	157	26.35 ₽	4 136.95 ₽
	3х4 мм.кв.	15	103.00 ₽	1 545.00 ₽
	3х6 мм.кв.				15	44.38 ₽	665.70 ₽
	ИТОГО			8 469.90 ₽			4 802.65 ₽	43.30%
3х комнатная 70м.кв.	3х1.5 мм.кв	60	43. 17 ₽	2 590.20 ₽
	3х2.5 мм.кв.	100	66.43 ₽	6 643.00 ₽	210	26.35 ₽	5 533.50 ₽
	3х4 мм.кв.	15	103.00 ₽	1 545.00 ₽
	3х6 мм.кв.				15	44.38 ₽	665.70 ₽
	ИТОГО			10 778.20 ₽			6 199.20 ₽	42.48%

 Как видите, несмотря на то, что мы использовали алюминиевый кабель большего сечения, и использовали его больше количественно, уравнивая технические характеристики, общая стоимость все равно оказалась меньше!

Стоимость алюминиевой электропроводки в среднем на 40% ниже, чем медной.

Конечно, каждый электропроект квартиры или дома, зачастую, индивидуален и различается по количеству использованного кабеля, но общая зависимость, как показывает практика, сохраняется, проводка из алюминиевого кабеля дешевле на 40%.

С такой неоднозначными данными мы подошли к главному вопросу.

Если обобщить все, что было озвучено ранее: Медные провода по всем важным для работы электроустановки техническим характеристикам превосходят алюминиевые. Но с другой стороны, приближенный по характеристикам вариант алюминиевой проводки, а это существенная экономическая выгода.   

Здесь уже любые детали будут иметь большое значение и склонят чашу весов при выборе, в ту или иную сторону.

Например, при выборе типа проводов и кабелей в квартиру, необходимо учитывать, что:

• Алюминиевые провода нельзя сваривать, применяя лишь другие разрешенные способы соединения;
• Алюминиевые жилы значительно более хрупкие, и под воздействием нагрузки ломаются. это может произойти и при монтаже и, например, при частичной замене электрооборудования. Даже простая замена розеток, с одной модели на другую, превратится в сложную операцию и может вызвать обрыв алюминиевого кабеля, который будет непросто восстановить.
• Если часть проводки выполнена медью, делая оставшуюся алюминием, нужно обязательно учитывать, что эти два металла нельзя соединять напрямую;
• Используя винтовые зажимы на алюминиевой проводке, из-за свойтсв этого металла, необходимо значительно чаще их протягивать;

Электромонтажная команда RozetkaOnline.ru, всегда прислушивается к просьбам заказчика и точно следует указаниям электропроектов. Нами уже было разведено несколько квартир алюминием, проблем там нет, все работает исправно.

Но, все равно, если это зависит от нас, всегда рекомендуем использовать медные проводники, т.к. качество, надежность и безопасность электропроводки, это главные приоритеты. При этом, экономия на цене кабеля, при монтаже квартир или небольших домов, в количественном выражении, не такая большая.

Особенно учитывая то, что любая авария, например сломанная жила алюминиевого кабеля, в неудобном месте, особенно где-то на магистрали, сведет на нет всю первоначальную экономию.

Но в целом, Оба варианта электропроводки возможны и имеют право на жизнь, плюсы и минусы меди и алюминия теперь вы знаете, выбор за вами!

Команда RozetkaOnline.ru всегда готова помочь вам советом. Если у вас есть вопросы, уточнения или предложения – оставляйте свои комментарии к статье, стараемся оперативно овтечать.

Соединение медь + алюминий – в чем проблема?

Нередко даже в случае протягивания новой проводки приходится соединять медные провода с алюминиевыми. Да хотя бы на вводе в дом, ведь подающий провод ЛЭП из алюминия, а значит, подсоединять к нему следует также алюминиевый провод или медный, но с оговорками. Соединять два этих металла напрямую нельзя, и вот почему это происходит. Медь и алюминий – металлы разной активности, у них разная сопротивляемость, различны и прочие их физические свойства. По меди ток движется с наименьшим сопротивлением, а значит, пропускная способность у медных проводов выше. Не только поэтому, но в случае прямой скрутки медных и алюминиевых проводов возникают проблемы.

Для начала разберемся с пропускной способностью. Представьте себе, что вы пускаете по трубе произвольного диаметра воду. Давайте постепенно начнем наращивать давление воды. Рано или поздно наступит момент, когда пропускной способности трубы не хватит, давление в ней начнет нарастать, и она лопнет. Почти это же происходит и в проводе. Повышенное сопротивление в алюминии заставит его греться, если он будет скручен с медным проводом того же сечения. Но самое главное происходит именно в месте скрутки.

Химические особенности металлов

Вступая в реакцию с кислородом воздуха и влагой, металлы, как известно, начинают окисляться. Скорость окисления и свойства оксидной пленки у них различны. В случае с медью процесс этот протекает достаточно медленно, а оксидная пленка обладает хорошей проводимостью тока. А вот на алюминии оксидная пленка появляется в разы быстрее, причем она очень плохо проводит ток. В результате на скрутке создается зона повышенного или активного переходного сопротивления, почти, как в спирали вашего домашнего электрического чайника или утюга. Происходит усиленный нагрев. Но это еще не все.

Некоторые физические свойства металлов

Также всем хорошо известно о линейных расширениях металлов. У меди и алюминия они различны. Дали нагрузку – скрутка нагрелась, провода расширились неравномерно, сняли нагрузку – произошло сужение, скрутка ослабла. Очень быстро плотность скрутки утрачивается – начинает искрить! Это самый опасный момент, когда высокие температуры в совокупности с искрением становятся причиной пожара.

Как избежать проблем?

Несколько простых правил:

• Обращайтесь к профессионалам, заказывая услуги электромонтажа – они точно все сделают правильно, даже если нужно будет соединять медные и алюминиевые провода
• Используйте переходные металлы или специальные соединители – обычный металлический болт, три шайбы и гайка – вот вам и примитивный способ соединения через металл. Но на рынке электрооборудования масса различных соединителей на клеммах, которые специально для этого предназначены, есть и переходные пластины
• Лужение – если под рукой только паяльник и припой – вперед, лудите медный провод (с алюминиевым проводом это не выйдет, да уже и не нужно будет)
• Смазки – дополнительно применяйте специальные смазки, которые не дают металлам окисляться
• Правильно рассчитывайте нагрузки – в любом случае жила алюминиевого провода должна быть большего сечения, чем медного. В противном случае алюминиевый участок будет греться

 

Приобрести все специальные соединители и смазки можно в магазинах электрооборудования, а у специалистов они и так имеются всегда. И последний совет – не стоит экономить. Пусть лучше вся проводка будет из медных проводов, хоть это и обойдется дороже. Но зато сделаете один раз и забудете о проблемах. Тем более, что компании, оказывающие услуги электромонтажа, предлагают материалы по максимально выгодным ценам, которых вы не увидите в магазинах.

Какой металл нагревается быстрее всего: алюминий, медь или серебро?

100 г образцов меди, серебра и алюминия при комнатной температуре помещают на горячую плиту. Начальная температура каждого металла измеряется и записывается. Горячая плита включена. Какой металл первым достигнет температуры 60°С? Предположим, что каждый металл имеет одинаковую теплопроводность.

Эта демонстрация находится в разработке.

Учебные заметки 

Удельная теплоемкость:    Алюминий 0,91 Дж/г°C      Медь 0,39Дж/г°C      Серебро 0,240 Дж/г°C    Свинец 0,160 Дж/г°C

Предположим, что горячая пластина сообщает каждому металлу 100 Дж энергии каждые 30 секунд. При подаче 100 Дж энергии температура 100 г Al повысится на 1,1°C. При подаче 100 Дж энергии температура серебра повысится на 4,2°С. Для меди при подаче 100 Дж температура меди повысится на 2,5°С. Одно и то же количество теплоты, подведенное к 100 г каждого металла, дало бы больший подъем температуры металла с наименьшей удельной теплоемкостью, если бы теплопроводности металлов были почти одинаковыми.

Учащиеся могут использовать формулу q=c m ∆T , где q= количество теплоты, c= удельная теплоемкость, m= масса металла и ∆T  это изменение температуры. ∆T = q/c m

Если к 100 г алюминия добавить 100 Дж энергии, изменение температуры алюминия будет = 100 Дж/(0,91 Дж/г°C) x 100 г = 1,10 °C. Для меди это будет 100/0,39 х 100 = 2,56°С. Для серебра 00/0,24 х 100 = 4,6°С. Чем меньше удельная теплоемкость, тем выше изменение температуры при добавлении равных количеств энергии к равным количествам массы металла.

 

Теплопроводность – способность вещества проводить тепло (интенсивное свойство вещества).   В целом металлы являются хорошими проводниками тепла. Когда вещество нагревается (взаимодействует с атомами или молекулами, имеющими более высокую энергию), атомы металла приобретают больше энергии и сильнее вибрируют. Эти атомы сталкиваются с соседними частицами и передают частицам часть своей энергии. Доступна компьютерная анимация того, как атомы вибрируют больше при более высоких температурах, чем при более низких температурах.

 

Цели обучения

Обсуждение

Удельная теплоемкость означает количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 °C. Если металл А имеет высокую удельную теплоемкость, а металл В имеет низкую удельную теплоемкость и массы обоих веществ равны, больше теплоты должно быть передано металлу А, чтобы получить такое же изменение температуры, как у металла В. Металлу с более высокой удельной теплоемкостью потребуется больше времени для достижения той же температуры по сравнению с металлом А, если теплопроводность двух металлов почти одинакова.

Материалы

два цифровых термометра 100 г образца свинца 100 г образца алюминия 100 г образца меди нагревательная пластина

два цифровых дисплея

Процедура

Для того чтобы учащиеся могли наблюдать изменение температуры в каждом металле необходимо иметь два цифровых датчика температуры. По одному для каждого металла. Температурные датчики подключаются к ПК или ноутбуку Mac, что необходимо для одновременной записи температуры двух нагреваемых металлов.

Темы:

материалов – Алюминий или Медь, что лучше для контроля и поддержания температуры?

спросил 1 год, 7 месяцев назад

Изменено 1 год, 7 месяцев назад

Просмотрено 262 раза

$\begingroup$

Друзья, я инженер EE/SW/Controls. Пожалуйста, простите меня за возможно неправильную терминологию.
Я работаю над научно-исследовательским проектом: оборудование химической лаборатории состоит из металлической трубы длиной 2 дюйма, заключенной в изоляционный материал. «Один конец» трубы прикреплен к нагревательному элементу и датчику температуры. Моя работа заключается в контроле температуры трубы. Включая инженеров-механиков и химика, как инженера по системам управления, наша группа обсуждает, из какого материала должна быть труба, будь то алюминий или медь. .С точки зрения управления, более быстрая доставка означает меньшую задержку и лучший контроль.Таким образом, моя интуиция подсказывает использовать алюминиевую трубу, в то время как другие предпочитают медь из-за ее более высокой теплопроводности.

Кто-нибудь может объяснить, чем один лучше другого в данном случае?

---

Отредактировано
Клип YouTube здесь.
Трубка содержит секцию Газовой хроматографии «Колонка», между «Вход + ловушка» и «Печь». В идеале температура должна быть такой же, как и в духовке, которая изменяется со скоростью до 15°C/сек. В противном случае мы пытаемся поддерживать его при определенной температуре (подлежит уточнению), отличной от «холодной точки». Труба может быть парой алюминиевых пластин с каналами, подумал я.

• материалы
• управление-техника
• термодинамика
• теплопередача
• химическая техника

$\endgroup$

15

$\begingroup$

Упрощенный анализ для сравнения материалов для различных предельных случаев применения при одинаковой геометрии:

• Требуется максимальная скорость линейного нагрева с электронагревателем с фиксированной мощностью — минимизация объемного тепловыделения (т. е. удельной теплоемкости * плотности)
• Требуется максимальная скорость линейного изменения скорости охлаждения с охлаждающей жидкостью с фиксированной температурой — минимизация (VolumetricHeat / ThermalConductivity)
• Требуются наилучшие характеристики управления в установившемся режиме или вблизи него — максимизируйте теплопроводность (и, возможно, тепловую массу, но зависит от местоположения и характера шума в тепловой нагрузке)

Алюминий 6061-T6:

• плотность (г/см3) = 2,7
• удельная теплоемкость (Дж/гК) = 0,9
• объемная теплота (Дж/куб.см) = 2,43
• теплопроводность (Вт/мК) = 167·
• КТР (частей на миллион/К) = 24

Медь чистая:

• плотность (г/см3) = 8,9
• удельная теплоемкость (Дж/гК) = 0,385
• объемная теплота (Дж/куб.см) = 3,43
• теплопроводность (Вт/мК) = 385
• КТР (частей на миллион/К) = 17

---

Редактировать #1, от OP @jay

1. Если бы объем трубы был таким же, алюминий был бы более эффективным для передачи тепла от одного конца к другому. Если бы вес трубы был таким же, медь была бы более эффективной.
   
2. Поскольку длина/форма трубы ограничены механической структурой, объем имеет большее значение.
   
3. Таким образом, я бы выбрал алюминиевую трубу, если бы я доверял своему контроллеру.
   
4. Я бы выбрал медную трубу из-за меньшего влияния помех (например, от окружающей среды), если бы производительность контроллера не учитывалась.

---

Правка №2 из OP jay

Однако на практике и с точки зрения механического проектирования:

Для 2, если вы строите из трубы/трубы, существует конечное количество конкретных вариантов толщины стенки. Так что просто составьте таблицу объемной теплоемкости в Дж/К для вариантов с заданными механическими ограничениями. Это повлияет на оставшийся анализ, но не обязательно является фактором, ограничивающим производительность. Часто нет.

Действие контроллера зависит от размещения нагревателя и датчика.

Если вы не уверены, что делаете, то большая тепловая масса с медленным откликом может оказаться более практичной, чем что-то легкое и агрессивно настроенное.