Имеет ли алюминий теплопроводность: Свойства алюминия: плотность, теплопроводность, теплоемкость Al
alexxlab | 28.04.2023 | 0 | Разное
Свойства алюминия
Свойства алюминия, одного металлов, принадлежащих к 13-й группе согласно периодической таблице химических элементов, достаточно обширны. Основные группы свойств: физические и химические. Этот легкий металл сочетает сразу множество физических характеристик относительно плотности, теплопроводности, коррозийной стойкости и пластичности. Физические свойства алюминия зависят, как и у множества металлов, от степени чистоты металла. Только особая чистота материала, наиболее приближенная к единице (99,996%), гарантирует самые высокие показатели относительно физических свойств. Именно благодаря высоким показателям металл отлично поддается ковке, штамповке и другим видам обработки.
Что примечательно, алюминий поддается практически любому виду сварки, будь то контактная, газовая или иная разновидность. Серебристо-белый легкий металл характеризуется высокой теплопроводностью, при этом обладает малой плотностью. Показатели электрической проводимости также достаточно велики, поэтому материал постоянно используется в сфере кабельной промышленности.
Плотность материала
Плотность алюминия – это выражение массы материала в содержании единицы объема. Плотностью также называют предел массы вещества по отношению к занимаемому этим веществом объему. Именно по такой формуле вычисляется плотность легкого металла особой чистоты. Ее показатель равен 2,7*10 в кубе кг/м3. Плотность – это свойство, от которого зависит и другая характеристика материала, а именно – прочность. Так как плотность легкого металла довольно мала, то и прочность, соответственно, невелика. Потому алюминий не используется в качестве конструкторского материала.
Чтобы увеличить прочность металла, к нему добавляются другие элементы с более высокой плотностью. Под воздействием более плотных добавок, прочность алюминия резко возрастает. Также показатели прочности можно поднять с помощью применения механической или термической обработки.
В результате удачного сочетания в сплавах, алюминий приобретает ценные конструкционные качества, выраженные в хорошей механической прочности при малой плотности материала. Сплавы на основе алюминия в некоторых отраслях промышленности с успехом заменяют такие металлы (сплавы), как медь или олово, цинк или свинец.
Теплопроводность
Теплопроводность алюминия – одно из его физических свойств. Оно, как и многие, зависит от чистоты структуры материала. То есть, чем ближе к единице чистота алюминия, тем выше и его свойства теплопроводности. Технический алюминий, процентность которого равна приблизительно 99,49, имеет теплопроводность (при 200 градусах Цельсия) 209 Вт/(м*К). Если же технический алюминий обладает процентностью 99,70, то значение его теплопроводности достигает 222 Вт/(м*К).
В то время, когда материал электролитически рафирован и его чистота 99,9% – значение теплопроводности уже при 190 градусах Цельсия повышается до 343 Вт/(м*К).
Температура плавления алюминия – достаточно весомый показатель, который учитывается любой отраслью промышленности, работающей с данным материалом. Температура плавления – показатель нестабильный, во многом он зависит от того, какие материалы применены для примеси с алюминием. От температуры плавления зависит скорость обработки материала, то есть, можно сказать, производственные возможности. Наиболее часто алюминий обрабатывается в России, Австралии, Канаде и США. В этих странах крупная доля отрасли промышленности занимается плавкой алюминия.
У каждой страны имеются свои технологии плавки, со временем, благодаря экспериментам с добавлением различных материалов, позволившие минимально возможно снизить показатель температуры плавления алюминия. Наиболее точный, стандартный показатель температуры плавления алюминия составляет 660,32 градуса Цельсия. В связи с таким большим показателем, плавление материала можно организовать только в специальных условиях и специально оборудованных помещениях. Чтобы осуществить этот процесс в домашних условиях, первое, что необходимо – оборудование. Обычно для этого используется тигельная муфельная печь.
Теплоемкость
Теплоемкость алюминия, если взять показатель постоянного давления и температуру 291 составит 581 кал/град, моль. Но теплоемкость материала может значительно поменяться, если значение температуры будет низким. Высокий показатель теплоемкости диктует свои условия относительно использования достаточно мощных источников тепла. Иногда применяет даже метод подогрева.
Высота уровня коэффициента линейного расширения, а также незначительный модуль упругости, могут создать значительные сварочные деформации. Такое обстоятельство диктует условия использования зажимных приспособлений с повышенным уровнем надежности.
Возникающие деформации в конструкциях, к которым следует подходить с ответственностью, устраняются уже после сварки. Стоит отметить, что высокие показатели таких свойств, как теплоемкость и теплопроводность, относительно самого алюминия, а также его сплавов, значительно влияют на то, какой именно метод сварки следует выбрать. Удельная теплоемкость алюминия, измеряемая в Дж/(кг*град. Цельсия), равна значению 920. Если брать показатели удельной теплоемкости, нужно отметить – они меняются зависимо от агрегатного состояния материала.
Удельное сопротивление
Удельное сопротивление алюминия выше по сравнению с аналогичной величиной меди. Но на показатель удельного сопротивления меди может существенно повлиять такой метод обработки, как отжиг.
На алюминий этот метод практически не имеет влияния. При этом, температурные коэффициенты меди и алюминия идентичны. В кабельной промышленности довольно часто применяется оксидная изоляция.
Теплостойкость оксидированного алюминиевого провода составляет 400 градусов Цельсия. Вообще, удельное сопротивление рассматриваемого материала превышает аналогичный показатель меди в 1,65 раза. Алюминиевые провода достаточно часто подвергаются оксидной изоляции. В то время, чтобы данный метод применить по отношению к медному проводу, его необходимо покрыть хотя бы тонким слоем алюминия. Оксидированный алюминий служит материалом для изготовления катушек, способных работать при высоких температурах.
Химические свойства
Химические свойства алюминия выражают его валентность, свойства взаимодействия с окружающими сферами. Первое, что стоит отметить – алюминий обладает достаточно высокой химической активностью. Если рассматривать ряд напряжений металлов, то данный материал займет место между магнием и цинком.
Алюминию свойственно быстрое окисление кислородом, взятым из воздуха, в результате чего получается прочная защитная оксидная пленка.
Именно эта пленка является препятствием на пути к дальнейшему окислению материала. Также оксидная пленка оберегает изделия из алюминия от взаимодействия с другими веществами, контакт с которыми может привести к разрушению структуры материала. Именно защитной пленке отводится роль фактора, повышающего антикоррозийную стойкость алюминия. Если нарушается данная оксидная защита, то материал легко вступает во взаимодействие с влагой даже при обычной температуре.
Медь или Алюминий? – Кабель-провод
Кабель медный или алюминиевый?
Кабели из какого материала лучше подойдут для проведения электричества?
На данный момент большинство электриков отдают предпочтение медной проводке вместо алюминиевой. Почему? В чем плюсы меди и недостатки алюминия?
Но чем причина глобальных перемен?Преимущества медной проводки над алюминиевой
1. Электропроводность
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм2/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением на «ступень» выше меди.
Например, необходимо запитать нагрузку в 5 кВт. Для нее нужно будет взять или медный провод сечением 2,5 мм2, например, NYM 3х2,5, или алюминиевый сечением 4 мм2. Так как алюминиевый провод более объемный, то он будет занимать больше места в кабель-каналах, для него потребуется клеммы для розеточных групп крупнее по размеру, чем для медных. Учитывая это, медь удобнее использовать для проводки в доме.
2. Окисление
И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха.
Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта. Удалить оксидную пленку можно кварцево-вазелиновой смазкой, но найти ее в магазинах не так-то просто, да и это дополнительные расходы и время на обслуживание.
3. Механическая прочность
Медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распредкоробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, а дальше ломаются.
Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.
4. Теплопроводность
Данный параметр характеризует способность проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).
Превосходство алюминия над медью для ЛЭП
Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!
1. Вес
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого.
Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.
2. Цена
Здесь алюминий явный победитель. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в 4 раза ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.
Техническая сталь и материалы | Какие металлы проводят тепло лучше/быстрее всего
окт
27
2020
Image by Shutterbug75 from PixabayТеплопроводность является важнейшим качеством металлов, поскольку она измеряет количество и скорость тепла материал может сместиться. Это качество особенно важно в высокотемпературные среды.
Чрезвычайно высокие температуры могут изменить свойства любого металла, обычно снижая прочность. Таким образом, более быстрый отвод тепла может значительно снизить нагрузку на детали, повысив их полезность и долговечность.
Однако в некоторых сценариях использования хуже нагревается проводимость действительно помогает. Например, металлы с более низкой термической вытесняющие свойства являются лучшим выбором для высокотемпературных сред где температура должна поддерживаться дольше, например, в двигателях самолетов или кухонной утвари. С другой стороны, материалы с отличной проводимостью обычно используются для теплообменники.
Существует значительное несоответствие теплопроводности различных элементов. Однако все они имеют одну общую черту – свойства теплопереноса остаются практически одинаковыми независимо от температуры.
С другой стороны, сплавыимеют разные свойства теплопроводности при различных температурах. По этой причине производители сплавов указывают значение при различных температурах, обычно при тех, при которых материал имеет наибольшую прочность. Вы можете найти эти значения на Tech Steel & Materials для различных сплавов в нашем онлайн-каталоге.
Имперское значение для измерения теплопроводности составляет [BTU/(ч·фут⋅°F)], а метрическое значение – [Вт/м-K].
Но какие металлы обладают наилучшей теплопроводностью? Давай более глубокий взгляд и узнать!
Серебро
Серебро— драгоценный металл, очень пластичный и ковкий. а также является выдающимся проводником электричества и тепла. Его термальный проводимость 248 [BTU/(час·фут⋅°F)] или 429 [Вт/м-К]. Несмотря на исключительное тепловыделение, серебро не находит широко используется в промышленных приложениях, так как это дорого.
Медь
Чистая медь имеет наилучшую электропроводность среди всех других металлов. По этой причине он широко используется для изготовления теплообменников, кондиционеры и холодильники, а также баки для горячей воды. Однако медь является также дорого, что ограничивает его использование в коммерческих приложениях.
Медь имеет теплопроводность 232 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 401 [Вт/м-К] при комнатной температуре.
Алюминий
Алюминий является экономичным вариантом для применений, где
требуется быстрая теплопередача.
В целом, алюминий не имеет почти такого же
теплопроводность как у меди, но благодаря более низкой цене она находит более
использование в коммерческих приложениях.
имеет теплопроводность 137 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 237 [Вт/м-К] при комнатной температуре.
Латунь
Латунь – это сплав меди и цинка. В первую очередь известен превосходная коррозионная стойкость, латунь также обладает хорошей термостойкостью. проводимость. При комнатной температуре значения составляют 64 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 111 [Вт/м-K].
Алюминий Бронза
Алюминиевая бронза представляет собой сплав, состоящий из меди, алюминий, железо и никель. Этот материал известен своей высокой прочностью и коррозионная стойкость, но и хорошая теплопроводность. В комнате температура, значения равны 44 [BTU/(ч·фут⋅°F)] или 76 [Вт/м-К].
Железо
Железо — пластичный и ковкий металл с хорошими тепловыми
проводимость 42 [BTU/(час·фут⋅°F)]
или 73 [Вт/м-К]. Однако железо само по себе не используется в промышленных целях.
Вместо этого он смешивается с углеродом для создания стального сплава, который имеет гораздо более высокую
сила. Однако сталь также имеет гораздо худшую теплопроводность 9,2 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 16 [Вт/м-К] при комнатной температуре.
Преимущества использования алюминия для теплопроводности
16 декабря 2022 г. 16 декабря 2022 г. | 19:50
Алюминий — один из наиболее широко используемых материалов в мире, и не зря. Он не только легкий, прочный и относительно недорогой в производстве, но и является невероятно эффективным проводником тепла. Фактически, алюминий считается одним из лучших материалов для передачи тепла из одной точки в другую. Давайте рассмотрим некоторые преимущества использования алюминия для теплопередачи.
Теплопроводность
Способность алюминия быстро и эффективно передавать тепло делает его идеальным материалом для многих различных применений.
От кухонной посуды до радиаторов и систем охлаждения в автомобилях и других машинах алюминий можно использовать везде, где необходимо передать тепло из одной точки в другую с максимальной эффективностью. Его превосходная проводимость позволяет быстро рассеивать и распределять тепловую энергию по конструкции или системе.
Прочность и долговечность
В дополнение к превосходным теплопроводным свойствам алюминий также обладает превосходной прочностью и долговечностью по сравнению с другими материалами, такими как медь или сталь. Алюминий обладает гораздо более высокой устойчивостью к коррозии, вызванной влагой или химическими веществами, чем другие металлы, что делает его идеальным выбором для приложений, требующих долговременной работы в суровых условиях. Кроме того, алюминий немагнитен, а это означает, что он не будет мешать электрическим сигналам или передачам, как другие металлы.
Экономическая эффективность
Сочетание высоких характеристик и экономической эффективности алюминия делает его одним из самых популярных материалов для отвода тепла во всем мире.
Он значительно дешевле, чем медь или сталь, но при этом обеспечивает превосходную производительность при передаче тепла из одной точки в другую. Это делает его привлекательным вариантом как для промышленного применения, так и для предметов повседневного обихода, таких как кухонная посуда или радиаторы, как в домах, так и в офисах.
Почему алюминий является хорошим проводником тепла?
Алюминий является отличным проводником тепла, поскольку обладает высокой теплопроводностью, позволяющей быстро и эффективно передавать тепло от одного объекта к другому. Кроме того, поскольку алюминий имеет низкую температуру плавления, когда он вступает в контакт с другими материалами, температура которых превышает его температуру плавления, он быстро плавится, а также способствует более быстрой передаче тепла. Что делает алюминий таким идеальным выбором для теплопроводности, так это присущая ему способность равномерно распределять температуру благодаря своей пластичности. Это позволяет с легкостью равномерно распределять тепло по большому пространству или площади.