Сравнить теплопроводность меди и алюминия: Теплопроводность меди и ее сплавов

Сравнить теплопроводность меди и алюминия: Теплопроводность меди и ее сплавов – плюсы и минусы

alexxlab | 09.05.1983 | 0 | Разное

3} \ $)

медь: 8.96
алюминий: 2.7

анодный индекс (\ $ \ mathrm V \ $)

медь: -0,35
алюминий: -0.95

Что означают эти свойства? Для всех последующих сравнений рассмотрим два материала одинаковой геометрии.

Более высокая теплопроводность меди означает, что температура на радиаторе будет более однородной. Это может быть авантюрным, так как оконечности радиатора будут более теплыми (и, следовательно, более эффективно излучать), а горячая точка, прикрепленная к тепловой нагрузке, будет более прохладной.

Более высокая объемная теплоемкость меди означает, что для повышения температуры радиатора потребуется большее количество энергии. Это означает, что медь может более эффективно «сглаживать» тепловую нагрузку. Это может означать, что кратковременные периоды тепловой нагрузки приводят к более низкой пиковой температуре.

Более высокая плотность меди делает ее более тяжелой, очевидно.

Различный анодный индекс материалов может сделать один материал более благоприятным, если проблема гальванической коррозии . Что более выгодно будет зависеть от того, какие другие металлы находятся в контакте с теплоотводом.

Основываясь на этих физических свойствах, медь, по-видимому, обладает превосходными тепловыми характеристиками в каждом случае. Но как это переводится в реальную производительность? Мы должны учитывать не только материал радиатора, но и то, как этот материал взаимодействует с окружающей средой. Интерфейс между радиатором и его окружением (воздух, как правило) очень значителен. Кроме того, особая геометрия радиатора также значительна. Мы должны рассмотреть все эти вещи.

Исследование Майкла Хаскелла, Сравнение воздействия различных материалов теплоизоляции на производительность охлаждения провели некоторые эмпирические и вычислительные испытания на алюминиевых, медных и графитовых пенных радиаторах одинаковой геометрии. Я могу значительно упростить выводы: (и я буду игнорировать радиатор из графитовой пены)

Для конкретной геометрии испытания алюминий и медь имели очень схожие характеристики, причем медь была немного лучше. Чтобы дать вам представление, при воздушном потоке 1,5 м /с тепловое сопротивление меди от нагревателя до воздуха составляло 1,637 К /Вт, а алюминий – 1,677. Эти цифры настолько близки, что было бы трудно оправдать дополнительные затраты и вес меди.

Поскольку радиатор становится большим по сравнению с охлаждаемой вещью, медь приобретает преимущество над алюминием благодаря своей более высокой теплопроводности. Это связано с тем, что медь способна поддерживать более равномерное распределение тепла, более эффективно вытягивая тепло в конечности и более эффективно используя всю площадь излучения. В этом же исследовании было проведено вычислительное исследование для большого процессорного кулера и рассчитанных тепловых сопротивлений 0,57 К /Вт для меди и 0,69 К /Вт для алюминия.

Содержание

Что лучше проводит тепло алюминий или медь?

Медь или алюминий: что лучше всего подходит для проводки?

Сейчас подавляющее большинство электриков используют медную проводку вместо алюминиевой. Но почему? Чем медь лучше алюминия? Ответ в нашей статье.

В СССР вся проводка была алюминиевой, а в современных новостройках таких уже и не встретишь. Но чем медь лучше алюминия? Какую проводку лучше использовать для дома: медную или алюминиевую? Рассказываем, почему материал проводов так быстро и безспворотно изменился.

Превосходство меди над алюминием для проводки

1. Электропроводность

Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм 2 /м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм 2 /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 мм 2 , например, NYM 3х2,5, или алюминиевый сечением 4 мм 2 . 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/м 3 , а алюминия 2700 кг/м 3 . 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.

Интересные факты из мира электрики:

Теплопроводность меди – две стороны одной медали

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 м 2 , 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.

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди

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

Что такое теплопроводность
- Показатели для стали
Влияние концентрации углерода
Значение в быту и производстве

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.

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди: разъясняем по пунктам

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)
Серебро	428
Медь	394
Алюминий	220
Железо	74
Сталь	45
Свинец	35
Кирпич	0,77

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

железо;
мышьяк;
кислород;
селен;
алюминий;
сурьма;
фосфор;
сера.

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

2 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

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.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

Что лучше проводит тепло медь или алюминий

Преимущества и недостатки алюминиевого радиатора

Батареи из алюминия бывают двух видов:

Литые: алюминий лучше других металлов совместим с технологией литья под давлением, чем производители успешно пользуются. Литой радиатор получается цельным, а потому максимально прочным.
Сборно-сварные: такие батареи изготавливают из профиля, который получают путем прессования алюминиевой заготовки (метод экструзии). Каждая секция состоит из двух сваренных между собой деталей. Радиатор набирается из нескольких секций, скрепляемых одна с другой с помощью резьбы. Такие приборы обладают меньшей прочностью, чем литые.

Популярность алюминиевых радиаторов обусловлена следующими достоинствами:

Великолепный внешний вид.
Высокая теплопроводность – теплоотдача секции может достигать 212 Вт.
Небольшой вес: при размерах 80х80х380 мм секция весит всего 1 кг.
На изделие выдается гарантия сроком от 10-ти до 20-ти лет.

Прочность у современных алюминиевых радиаторов благодаря добавлению кремния вполне приемлемая: легко можно найти модель, рассчитанную на давление до 16 атм. А некоторые производители выпускают радиаторы, способные работать при давлении в 24 атм.

Батарея отопления из алюминия

Есть у алюминиевых батарей и недостатки:

Они не любят высоких температур – теплоноситель должен быть не горячее 110-ти градусов.
Подверженность коррозии.

Сборные модели нельзя применять в системах, рабочей средой в которых выступает антифриз.

Что быстрее нагреется 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.

Значение в быту и производстве

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

Превосходство алюминия над медью для ЛЭП

Медь или алюминий: что лучше всего подходит для проводки?

Как воздух проводит тепло? В каком случае воздух – хороший проводник, в каком – плохой?

Алюминий представляет собой самый распространенный металл в земной коре. Он относится к группе легких металлов, имеет небольшую плотность и температуру плавления. При этом пластичность и электропроводность находятся на высоком уровне, что обеспечивает его повсеместное использование. Итак, давайте узнаем, каковы удельная температура плавления алюминия и его сплавов (пр. в сравнении с железом и свинцом), тепло- и электропроводность, плотность, другие свойства, а также в чем особенности структуры сплавов алюминия и химического их состава.

Преимущества и недостатки медного радиатора

Сегодня для изготовления медного радиатора используют только самую чистую медь: по требованиям технологии количество примесей не должно превышать 0,1%. Такой подход обеспечивает следующие преимущества:

Высокая теплопроводность материала, обуславливающая столь же высокую теплоотдачу.
Хорошая прочность, позволяющая прибору работать в системах с высоким давлением – до 16 атм.
Высокая устойчивость против коррозии.
Способность сохранять рабочие качества при температурах теплоносителя до 250 градусов.

Подключить медный радиатор к трубопроводу можно как посредством резьбового соединения, так и с помощью пайки. Благодаря такой универсальности стоимость монтажных работ удается значительно снизить.

Медный радиатор отопления

Еще одно важное достоинство меди – высокая пластичность при низких температурах. Если заполненная система отопления подвергнется замерзанию, то медные элементы только деформируются, но не лопнут.

Радиаторы из меди, в отличие от стальных приборов, не боятся воздействия солей хлора, которые в наших отопительных системах весьма часто встречаются в довольно обильном количестве.

Все перечисленные достоинства обуславливают долговечность данной разновидности отопительных приборов.

Вместе с тем, покупателю следует учитывать и некоторые недостатки:

Высокую стоимость – медный радиатор стоит примерно в 4 раза больше стального.
Не допускается одновременное соединение таких приборов с оцинкованными стальными трубами по ходу движения рабочей среды – возникающая в этом случае электрохимическая реакция может вызвать разрушение материала.
Нежелательно применение медных батарей в системах, где теплоноситель содержит большое количество солей жесткости либо имеет высокую кислотность.

Проблем удастся избежать, если присоединение медных батарей к стальным трубам осуществлять посредством латунных переходников.

Как воздух проводит тепло?

Воздух представляет собой набор газов. Хотя он отлично подходит для конвекции, количество тепла, которое он может передать, минимально, потому что малая масса вещества не может хранить большое количество тепла — именно поэтому его не считают хорошим проводником. Изоляционные свойства воздуха применяются человечеством в повседневной жизни. Так, они используются для изоляции кулеров, в стенах здания. Даже работа термоса построена на том, что воздух плохо проводит тепло. Примеров действительно множество!

Так чем же обусловлено это явление? Поскольку воздух неплотный, существует определенная масса, доступная для передачи тепловой энергии через проводимость. Поэтому он является плохим проводником, но отличным изолятором. Тем не менее ответ на вопрос: «Проводит ли воздух тепло?» — не столь однозначный. Так, рассмотрим следующие явления.

Радиация — это передача энергии через волны или возбужденные частицы. Воздух создает тепловой зазор, который не позволяет преодолеть тепловую энергию над ним. Тепло должно излучаться от поверхности к воздушным частицам, затем оно должно излучаться из воздуха на противоположную поверхность. Тепло очень медленно передвигается между тремя материалами, и большая часть передаваемой тепловой энергии поглощается в воздухе.

Конвекция представляет собой движение тепла через жидкость или газ из-за уменьшения плотности за счет поглощения тепла. В таком случае свойства воздуха становятся крайне полезными. Он также двигается вверх, передавая тепло из изолированного контейнера или пространства. Поэтому конвекция используется для удаления тепла и может применяться для охлаждения поверхности. Распределение тепла через конвекцию в воздухе несколько неэффективно, однако оно используется для многих целей охлаждения. Да, воздух плохо проводит тепло.

Теплопроводность металлов

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

вида металла;
химического состава;
пористости;
размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

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

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

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

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

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

кухонная посуда с различными свойствами;
оборудование для пайки труб;
утюги;
подшипники качения и скольжения;
сантехническое оборудование для подогрева воды;
приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Похожие материалы: Загрузка…

Как выбрать посуду? Статья для инженеров

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

Базовые принципы

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

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

Теплопроводность

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

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

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

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

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

Приводим таблицу материалов и уровень их теплопроводности:

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

Теплоемкость

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

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

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

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

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

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

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

Термальная диффузия

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

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

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

Реактивность

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

Получается, нам нужен еще и нереактивный материал.

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

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

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

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

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

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

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

Теплоотдача радиаторов отопления – сравнение и расчет мощности

Реальная теплоотдача радиаторов отопления различных типов часто обсуждается на строительных форумах. Участники спорят, какие батареи лучше по тепловым характеристикам – чугунные, алюминиевые или стальные панели. Чтобы прояснить данный вопрос, предлагается выполнить расчет мощности разных отопительных приборов и провести сравнение радиаторов по теплоотдаче.

Как правильно рассчитывается реальная теплоотдача батарей

Первым делом изучите технический паспорт батареи. В нем вы точно найдете интересующие параметры — тепловую мощность одной секции либо целого панельного радиатора определенного типоразмера. Не спешите восхищаться отличными показателями алюминиевых или биметаллических обогревателей, указанная в паспорте цифра — не окончательная и требует корректировки, для чего и нужно сделать расчет теплоотдачи.

Ошибочное суждение: мощность алюминиевых радиаторов самая высокая, ведь теплоотдача меди и алюминия – самая лучшая среди металлов. Теплопроводность алюминия действительно высока, но процесс теплообмена зависит от многих факторов. Нюанс второй: отопительные приборы делают из силумина – алюминиевого сплава с кремнием, чьи показатели заметно ниже.

Прописанная в паспорте отопительного прибора теплоотдача соответствует истине, когда разница между средней температурой теплоносителя (tподачи + tобратки)/2 и воздуха помещения равна 70 °С. Величина зовется температурным напором, обозначается Δt. Расчетная формула:

Подставим известное значение температурного напора и получим такое уравнение:

(tподачи + tобратки)/2 — tвоздуха = 70 °С

Справка. В документации изделий от различных фирм параметр Δt может обозначаться по-разному: dt, DT, а иногда просто пишется «при разнице температур 70 °С».

Какую теплоотдачу мы получим, если в документации на биметаллический радиатор написано: тепловая мощность одной секции равна 200 Вт при DT = 70 °С? Разобраться поможет та же формула, в нее подставляем значение комнатной температуры +22 °С и ведем расчет в обратном порядке:

(tподачи + tобратки) = (70 + 22) х 2 = 184 °С

Зная, что разность температур в подающем и обратном трубопроводах не должна превышать 20 °С, определяем их значения следующим образом:

tподачи = 184/2 + 10 = 102 °С;
tобратки = 184/2 – 10 = 82 °С.

Теперь видно, что 1 секция биметаллического радиатора из примера отдаст 200 Вт теплоты при условии, что вода в подающем трубопроводе нагреется до 102 °С, а температура воздуха в комнате – до +22 °С.

Первое условие невыполнимо, поскольку современные бытовые котлы нагреваются до 80 °С (максимум). Значит, радиаторная секция никогда не отдаст заявленные 200 Вт тепла. Да и температура теплоносителя в системе частного дома редко поднимается выше 70 °С, тогда DT = 38 °С, а не 70 градусов. То есть, реальная теплоотдача прибора вдвое ниже паспортной.

Порядок расчета теплоотдачи

Итак, реальная мощность батареи отопления гораздо меньше заявленной, но для ее подбора надо понимать, насколько. Для этого есть простой способ: применение понижающего коэффициента к паспортному значению тепловой мощности обогревателя. Ниже представлена таблица коэффициентов, на которые умножается заявленная теплоотдача радиатора в зависимости от настоящей величины DT:

Алгоритм расчета настоящей теплоотдачи отопительных приборов для ваших индивидуальных условий такой:

Определить, какая должна быть температура в доме и воды в системе.
Подставить эти значения в формулу и рассчитать свой температурный напор Δt.
Найти в таблице коэффициент, соответствующий найденному DT.
Умножить на него паспортную величину теплоотдачи батареи.
Подсчитать число секций либо целых отопительных приборов для обогрева комнаты.

В приведенном примере тепловая мощность 1 секции биметаллического радиатора составит 200 Вт х 0.48 = 96 Вт. На обогрев помещения площадью 10 м² пойдет приблизительно 1000 Вт теплоты или 1000/96 = 10.4 ≈ 11 секций (округление делаем в большую сторону).

Представленная таблица и расчет теплоотдачи батарей надо использовать, когда в документации указана Δt, равная 70 °С. Но бывает, что фирмы–производители дают мощность радиатора для других условий, например, при Δt = 50 °С. Тогда пользоваться коэффициентами нельзя, проще набрать требуемое количество секций по паспортной характеристике, только взять их число с полуторным запасом.

Справка. Многие производители указывают значения теплоотдачи при таких условиях эксплуатации: tподачи = 90 °С, tобратки = 70 °С, tвоздуха = 20 °С, что как раз соответствует Δt = 50 °С.

Сравнение по тепловой мощности

Если вы внимательно изучили предыдущий раздел, то должны понимать, что на теплоотдачу очень влияют температуры воздуха и теплоносителя, а эти параметры мало зависят от самого радиатора. Но есть и третий фактор — площадь поверхности теплообмена, здесь конструкция и форма изделия играет большую роль. Четко сравнить стальной панельный обогреватель с чугунной батареей не выйдет, их поверхности слишком разные.

Трудновато сравнивать отдачу теплоты плоскими панелями и ребристыми поверхностями сложной конфигурации

Четвертый фактор, влияющий на теплоотдачу, — это материал, из коего изготовлен отопительный прибор. Сравните сами: 5 секций алюминиевого радиатора GLOBAL VOX высотой 600 мм отдадут 635 Вт при DT = 50 °С. Чугунная ретро батарея DIANA (GURATEC) на 5 секций такой же высоты передаст в комнату только 530 Вт при аналогичных условиях (Δt = 50 °С). Эти данные опубликованы на официальных сайтах производителей.

Примечание. Мощностные характеристики алюминиевых и биметаллических обогревателей мало отличаются, сравнивать их нет смысла.

Можно попытаться провести сравнение алюминия со стальным панельным радиатором, взяв ближайший типоразмер, подходящий по габаритам. Длина батареи из 5 алюминиевых секций GLOBAL высотой 600 мм составит примерно 400 мм, что соответствует стальной панели KERMI 600 х 400.

В таблице указана тепловая производительность 1 секции из алюминия и биметалла в зависимости от размеров и разницы температур Δt

Если даже взять трехрядную стальную панель (тип 30), получим 572 Вт при Δt = 50 °С против 635 Вт у 5-секционного алюминия. Еще учтите, что радиатор GLOBAL VOX гораздо тоньше, глубина прибора составляет 95 мм, а панели KERMI – почти 160 мм. То есть, высокая теплоотдача алюминиевых секций позволяет уменьшить габариты обогревателя.

В индивидуальной системе отопления частного дома батареи одинаковой мощности, сделанные из различных металлов, работать будут по-разному. Поэтому и сравнение довольно предсказуемо:

Биметаллические и алюминиевые изделия быстро прогреваются и остывают. Отдавая больше теплоты за промежуток времени, они сильнее охлаждают воду, возвращаемую в систему.
Стальные панельные радиаторы занимают среднюю позицию, так как передают тепло не настолько интенсивно. Зато они дешевле и проще в монтаже.
Самые инертные и дорогие – это обогреватели из чугуна, им присущ долгий разогрев и остывание, из-за чего возникает небольшое запаздывание при автоматическом регулировании расхода теплоносителя термостатическими головками.

Вывод простой: неважно, из какого материала изготовлен радиатор. Главное, правильно подобрать батарею по мощности и дизайну, который устроит пользователя. А вообще, для сравнения не помешает ознакомиться со всеми нюансами работы того или иного прибора, а также где какой лучше устанавливать.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже упоминалось выше. Но чтобы сравнение радиаторов отопления выглядело объективным, кроме теплоотдачи следует учесть и другие важные параметры:

рабочее и максимальное давление теплоносителя;
количество вмещаемой воды;
масса.

Ограничение по рабочему давлению определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота подъема воды сетевыми насосами может достигать сотни метров. Параметр не играет роли для частных домов, где давление в системе невысокое, максимум 3 Бар.

Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в сети, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при выборе места установки и способа крепления батареи.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Заключение

Если провести сравнение изделий широкого круга производителей, то все равно выяснится, что по теплоотдаче и другим характеристикам первое место прочно удерживают алюминиевые радиаторы. Биметаллические выигрывают по рабочему давлению, но стоят дороже, покупать их не всегда целесообразно. Стальные батареи – это скорее бюджетный вариант, а вот чугунные, наоборот, — для ценителей. Если не учитывать цену советских чугунных «гармошек» МС140, то ретро радиаторы – самые дорогие из всех существующих.

Какой радиатор отопления лучше: алюминиевый или биметаллический

В последние несколько лет все большее число людей принимает решение заменить морально и физически устаревшие чугунные батареи на более современные и удобные — алюминиевые или биметаллические радиаторы.

Внешне такие приборы выглядят практически идентично, поэтому у большинства возникает вполне логичный вопрос — какой выбрать радиатор отопления: алюминиевый или биметаллический, и существует ли между ними принципиальная разница.

Чтобы понять, какой радиатор отопления лучше, алюминиевый или биметаллический, нужно разобраться в специфике их эксплуатации, а также технических характеристиках:

Алюминиевые радиаторы имеют: максимальное давление от 10 до 20 Бар, массу одной секции от 1,2 до 1,45 кг, теплоотдачу одной секции при температуре теплоносителя 70 градусов по Цельсию — от 175 до 200 Ватт. В среднем гарантийный срок службы составляет от 3 до 10 лет.
Биметаллические радиаторы имеют: максимальное давление от 30 до 35 Бар, массу одной секции от 1,36 до 1,92 кг, теплоотдачу одной секции при температуре теплоносителя 70 градусов по Цельсию — до 200 Ватт. В среднем гарантийный срок службы составляет от 10 до 15 лет.

Впрочем, даже оценив эти параметры, нельзя сделать однозначного вывода о том, какой радиатор — биметаллический или алюминиевый — лучше, то есть при выборе следует учитывать характерные особенности оборудования и планируемую сферу эксплуатации.

Особенности алюминиевых радиаторов

Особенность алюминиевых радиаторов заключается в том, что они достаточно «требовательны» к чистоте теплоносителя. Именно поэтому их бесперебойная работа на протяжении всего срока службы может быть гарантирована лишь при использовании в составе автономных систем отопления частных домов. В данном случае владелец загородного дома или коттеджа может лично контролировать не только качество и состав теплоносителя, но также давление в трубах и приборах. К сожалению, в централизованных сетях это невозможно, нельзя исключать риска гидроударов (а значит, и протечек алюминиевых радиаторов), наличия щелочей и кислот в теплоносителе.

Таким образом, если вы выбираете радиатор для автономной системы отопления, то алюминиевый вполне подходит, впрочем, можно использовать и биметаллический, но затраты на его приобретение окажутся выше. Учитывая это, частные домовладельцы в подавляющем большинстве случаев делают выбор именно в пользу качественных алюминиевых радиаторов.

Технологии изготовления алюминиевых радиаторов

Обратите внимание: все алюминиевые радиаторы изготавливаются из сплава, который состоит из алюминия и кремниевых добавок. Но при этом технологии изготовления могут использоваться различные. Наиболее популярны следующие методы производства устройств:

Экструзия. Такие устройства считаются достаточно «хрупкими», так как имеют многочисленные соединения деталей. Чаще всего для производства используется вторичный алюминий, что в конечном итоге влияет на срок службы и надежность прибора в целом. Впрочем, цена таких изделий более чем доступна. Эксперты не рекомендуют использовать такие модели в центральных отопительных системах.
Литье. Приборы, созданные по такой технологии, способны выдерживать давление до 16 Бар. Как правило, методом литья создаются секционные разборные радиаторы.

Чтобы понять, какой радиатор отопления лучше (алюминиевые или биметаллические модели), нужно учитывать не только преимущества, но и недостатки. К числу минусов алюминиевых радиаторов относят:

Вероятность газообразования внутри секций. При несоблюдении ряда условий велика вероятность появления очагов кислородной коррозии уже в первый год использования.
При резких перепадах давления (то есть гидроударах) есть вероятность образования течи в результате повреждения соединительных областей.
Тепло внутри секций распределяется неравномерно, по большей степени оно «концентрируется» на ребрах.

Таким образом, алюминиевые радиаторы можно назвать отличным решением для автономных отопительных систем, где владелец дома может лично контролировать химический состав теплоносителя, а также температуру, давление и другие параметры.

Преимущества и недостатки биметаллических радиаторов

В отличие от алюминиевого, биметаллический радиатор изготавливается не из одного, а из двух видов металла — алюминия и стали (или иногда меди).

А в частности, внутренние каналы, предназначенные для циркуляции теплоносителя, создаются из нержавеющей стали, а корпус, выполняющий декоративные и теплообменные функции, изготавливается из алюминия. Такое «сочетание» обеспечивает высокую надежность и эффективность приборов: сталь гарантирует химическую стойкость и прочность, а алюминий — отличную теплопроводность.

Учитывая это, можно однозначно ответить на вопрос о том, какой радиатор отопления лучше выбрать для квартиры — алюминиевый или биметаллический. Конечно, в условиях центральной системы отопления лучшие эксплуатационные параметры демонстрирует биметаллический радиатор, так как:

Стальные каналы, по которым перемещается теплоноситель, инертны к повышенной кислотности и щелочности теплоносителя. То есть, теплоноситель, который содержит агрессивные вещества, циркулирует только по стальным внутренним каналам, которые устойчивы к их воздействию, и при этом они не соприкасаются с алюминиевым корпусом, который к ним не устойчив.
Детали из стали обеспечивают невосприимчивость прибора к высокому рабочему давлению отопительной системы, а также возможным гидроударам.
Алюминиевый корпус, который имеет гладкую поверхность и несколько конвекционных каналов, представляет собой отличный излучатель тепла.

Переходя к минусам, можно назвать лишь один — по сравнению с алюминиевыми, биметаллические радиаторы стоят дороже, поэтому особого смысла использовать их в частных домах или коттеджах нет, зато в условиях городских квартир они попросту незаменимы.

Сравнение по основным параметрам

Если вы затрудняетесь с выбором, какой радиатор отопления лучше — алюминиевый или биметаллический — просто сравните основные критерии:

Теплоотдача. По этому параметру устройства практически не отличаются, теплоотдача одной секции и в том, и в другом случае составляет около 200 Вт.
Стойкость к высокому давлению. Алюминиевые модели выдерживают 16 Бар, а биметаллические — 35 Бар. Этот критерий имеет ключевое значение, если планируется эксплуатация в составе центральной отопительной системы.
Чувствительность к составу теплоносителя. Алюминий вступает в реакции со многими химическими соединениями, присутствующими в теплоносителе из центральной отопительной системы. Помимо этого, он подвержен кислородному окислению.
Максимально допустимая температура теплоносителя. Для алюминиевых моделей этот параметр соответствует 110 градусам по Цельсию, а для биметаллических — до 130 градусов по Цельсию.
Стоимость. В среднем, цена на биметаллические модели на 20-30% больше, чем на алюминиевые.

Если вы хотите подробнее узнать о том, какой радиатор отопления выбрать, вам нужна подробная информация об особенностях алюминиевых или биметаллических устройств — получите бесплатные консультации у представителя «САНТЕХПРОМ» по телефону +7 (495) 730-70-80.

Теплопроводность металлов и сплавов таблица

Пояснения сравнительных величин приборов отопления

Из представленных выше данных, видно, что наиболее высоким показателем теплоотдачи обладает биметаллическое отопительное устройство. Конструктивно такой прибор представлен компанией RIFAR в ребристом алюминиевом корпусе. в котором располагаются металлические трубки, вся конструкция крепится сварным каркасом. Этот вид батарей ставится в домах с большой этажностью, а также в коттеджах и частных домах. К недостатку этого вида отопительного устройства относится его дороговизна.

Важно! Когда этот вид батарей ставится в домах с большим количеством этажей, рекомендуется иметь собственную котельную станцию, в которой есть узел водоподготовки. Это условие предварительной подготовки теплоносителя связано со свойствами алюминиевых батарей

они могут подвергаться электрохимической коррозии, когда он поступает в некачественном виде через центральную сеть отопления. По этой причине отопительные приборы из алюминия рекомендуется ставить в отдельных системах отопления.

Чугунные батареи в этой сравнительной системе параметров значительно проигрывают, у них низкая теплоотдача, большой вес отопительного прибора. Но, несмотря на эти показатели, радиаторы МС-140 пользуются спросом населения, причиной которого являются такие факторы:

Длительность безаварийной эксплуатации, что важно в отопительных системах.
Стойкость к негативному воздействию (коррозии) теплового носителя.
Тепловая инерционность чугуна.

Данный вид устройств отопления работает более 50 лет, для него нет разницы в качестве подготовки теплового носителя. Нельзя их ставить в домах, где, возможно, высокое рабочее давление сети отопления, чугун не относится к прочным материалам.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже было упомянуто выше. Но для того чтобы сравнение радиаторов отопления было корректным, его надо производить не только по теплоотдаче, но и по другим важным параметрам:

рабочему и максимальному давлению;
количеству вмещаемой воды;
массе.

Ограничение по величине рабочего давления определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота столба воды может достичь сотни метров. Кстати сказать, это ограничение не касается частных домов, где давление в сети не бывает высоким по определению. Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в системе, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при определении места и способа его крепления.

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Теплопроводность и плотность алюминия

В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Свойства алюминия даны в широком диапазоне температуры — от минус 223 до 1527°С (от 50 до 1800 К).

Как видно из таблицы, теплопроводность алюминия при комнатной температуре равна около 236 Вт/(м·град), что позволяет применять этот материал для изготовления радиаторов и различных теплоотводов.

Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. У какого металла теплопроводность больше? Известно, что теплопроводность алюминия при средних и высоких температурах все-таки меньше, чем у меди, однако, при охлаждении до 50К, теплопроводность алюминия существенно возрастает и достигает значения 1350 Вт/(м·град). У меди же при такой низкой температуре значение теплопроводности становится ниже, чем у алюминия и составляет 1250 Вт/(м·град).

Алюминий начинает плавиться при температуре 933,61 К (около 660°С), при этом некоторые его свойства претерпевают значительные изменения. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются.

Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Например, при температуре 27°С плотность алюминия равна 2697 кг/м 3 , а при нагревании этого металла до температуры плавления (660°С), его плотность становится равной 2368 кг/м 3 . Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании.

отсюда

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.

Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда. Читать далее →

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.

Как правильно сделать расчет тепловой мощности

Грамотное обустройство системы отопления в доме не может обойтись без теплового расчета мощности отопительных устройств необходимых для обогрева помещений. Существуют простые проверенные способы расчета тепловой отдачи отопительного прибора. необходимой для обогрева комнаты. Здесь также учитывается расположение помещения в доме по сторонам света.

Южная сторона дома обогревается на метр кубический помещения 35 Вт. тепловой мощности.
Северные комнаты дома на метр кубический обогреваются 40 Вт. тепловой мощности.

Для получения общей тепловой мощности необходимой для обогрева помещений дома надо реальный объем комнаты умножить на представленные величины и сложить их по количеству комнат.

Важно! Представленный вид расчета не может быть точным, это укрупненные величины, ими пользуются для общего представления необходимого количества отопительных приборов. Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия

По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT)

Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия. По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT).

Что это такое, как понимать? Паспортный тепловой поток секции батареи может быть получен при соблюдении условия подачи теплового носителя с температурой 105 градусов. Для получения в обратной системе отопления дома температуры 70 градусов. Начальная температура в комнате принимается за 18 градусов тепла.

теплоноситель нагрет до 105 градусов

DT= (температура носителя подачи + температура носителя обратки)/2, минус комнатная температура. Затем данные в паспорте изделия умножить на коэффициент поправочный, которые для разных значений DT приводятся в специальных справочниках. На практике это выглядит так:

Система отопительная работает в прямой подаче 90 градусов в обработке 70 градусов, комнатная температура 20 градусов.
По формуле получается (90+70)/2-20=60, DT= 60

По справочнику ищем коэффициент для этой величины, он равен 0,82. В нашем случае тепловой поток 204 умножаем на коэффициент 0,82, получаем реальный поток мощности = 167 Вт.

Сравнение по тепловой мощности

Если вы внимательно изучили предыдущий раздел, то должны понимать, что на теплоотдачу очень влияют температуры воздуха и теплоносителя, а эти характеристики мало зависят от самого радиатора. Но есть и третий фактор — площадь поверхности теплообмена, а тут конструкция и форма изделия играет большую роль. Поэтому идеально сравнить стальной панельный обогреватель с чугунным затруднительно, их поверхности слишком разные.

Четвертый фактор, влияющий на теплоотдачу, — это материал, из коего изготовлен отопительный прибор. Сравните сами: 5 секций алюминиевого радиатора GLOBAL VOX высотой 600 мм отдаст 635 Вт при DT = 50 °С. Чугунная ретро батарея DIANA (GURATEC) такой же высоты и таким же числом секций сможет выдать только 530 Вт при тех же условиях (Δt = 50 °С). Эти данные опубликованы на официальных сайтах производителей.

Примечание. Характеристики алюминиевых и биметаллических продуктов с точки зрения тепловой мощности практически идентичны, сравнивать их нет смысла.

Можно попытаться провести сравнение алюминия со стальным панельным радиатором, взяв ближайший типоразмер, подходящий по габаритам. Упомянутые 5 алюминиевых секций GLOBAL высотой 600 мм имеют общую длину около 400 мм, что соответствует стальной панели KERMI 600х400. Выходит, что даже трехрядный стальной прибор (тип 30) выдаст лишь 572 Вт при Δt = 50 °С. Но надо учитывать, что глубина радиатора GLOBAL VOX составляет всего 95 мм, а панели KERMI – почти 160 мм. То есть, высокая теплоотдача алюминия дает о себе знать, что отражается на габаритах.

В условиях индивидуальной системы отопления частного дома батареи одинаковой мощности, но из различных металлов, работать будут по-разному. Поэтому и сравнение довольно предсказуемо:

Биметаллические и алюминиевые изделия быстро прогреваются и остывают. Отдавая больше теплоты за промежуток времени, они возвращают более холодную воду в систему.
Стальные панельные радиаторы занимают среднюю позицию, так как передают тепло не настолько интенсивно. Зато они дешевле и проще в монтаже.
Самые инертные и дорогие – это обогреватели из чугуна, им присущ долгий разогрев и остывание, из-за чего появляется небольшое запаздывание при автоматическом регулировании расхода теплоносителя термостатическими головками.

Из всего вышесказанного напрашивается простой вывод

Не суть важно, из какого материала изготовлен радиатор, главное, чтобы он был верно подобран по мощности и подходил пользователю во всех отношениях. А вообще, для сравнения не помешает ознакомиться со всеми нюансами работы того или иного прибора, а также где какой можно устанавливать

Расчет тепловой мощности

Для организации обогрева помещений необходимо знать требуемую мощность на каждое из них, после чего произвести расчет теплоотдачи радиатора. Расход тепла на обогрев комнаты определяется достаточно простым способом. В зависимости от расположения принимается величина теплоты на обогрев 1 м3 комнаты, она составляет 35 Вт/ м3 для южной стороны здания и 40 Вт/ м3 – для северной. Реальный объем помещения умножается на эту величину и получаем требуемую мощность.

Внимание! Приведенный метод подсчета необходимой мощности является укрупненным, его результаты учитываются только в качестве ориентира. Для того чтобы рассчитать алюминиевые или биметаллические батареи, надо отталкиваться от характеристик, указанных в документации производителя

В соответствии с нормативами там дается мощность 1 секции радиатора при DT = 70. Это означает, что 1 секция даст указанный тепловой поток при температуре теплоносителя на подаче 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. При этом расчетная температура внутренней среды принимается 18 ºС

Для того чтобы рассчитать алюминиевые или биметаллические батареи, надо отталкиваться от характеристик, указанных в документации производителя. В соответствии с нормативами там дается мощность 1 секции радиатора при DT = 70. Это означает, что 1 секция даст указанный тепловой поток при температуре теплоносителя на подаче 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. При этом расчетная температура внутренней среды принимается 18 ºС.

Исходя из нашей таблицы, теплоотдача одной секции биметаллического радиатора с межосевым размером 500 мм составляет 204 Вт, но только при температуре в подающем трубопроводе 105 ºС. В современных системах, особенно индивидуальных, настолько высокой температуры не бывает, соответственно, и отдаваемая мощность уменьшится. Чтобы узнать реальный тепловой поток, нужно вначале просчитать параметр DT для существующих условий по формуле:

DT = (tпод + tобр) / 2 – tкомн, где:

tпод – температура воды в подающем трубопроводе;
tобр – то же, в обратке;
tкомн – температура внутри комнаты.

После этого паспортная теплоотдача радиатора отопления умножается на поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от значения DT по таблице:

Например, при графике теплоносителя 80 / 60 ºС и комнатной температуре 21 ºС параметр DT будет равен (80 + 60) / 2 – 21 = 49, а поправочный коэффициент – 0.63. Тогда тепловой поток 1 секции того же биметаллического радиатора составит 204 х 0.63 = 128.5 Вт. Исходя из этого результата и подбирается количество секций.

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

Примеси в медных сплавах

отсюда

Примеси, содержащиеся в меди (и, естественно, взаимодействующие с ней), подразделяют на три группы.

Образующие с медью твердые растворы

К таким примесям относятся алюминий, сурьма, никель, железо, олово, цинк и др. Данные добавки существенно снижают электро- и теплопроводность. К маркам, которые преимущественно используются для производства токопроводящих элементов, относятся М0 и М1. Если в составе медного сплава содержится сурьма, то значительно затрудняется его горячая обработка давлением.

Не растворяющиеся в меди примеси

Сюда относятся свинец, висмут и др. Не влияющие на электропроводность основного металла, такие примеси затрудняют возможность его обработки давлением.

Примеси, образующие с медью хрупкие химические соединения

К этой группе относятся сера и кислород, который снижает электропроводность и прочность основного металла. Наличие серы в медном сплаве значительно облегчает его обрабатываемость при помощи резания.

сравните металлы меди и алюминий и определите их схожие и отличительные свойства и запишите в

Ответ:

Объяснение:

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра) . Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м [Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м [5]), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 % Алюминий Металл серебристо-белого цвета, лёгкий

плотность — 2,7 г/см³

температура плавления у технического алюминия — 658 °CШироко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению) , высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки. Первые же три свойства сделали алюминий основным сырьем в авиационной и авиакосмической промышленности (в последнее время медленно вытесняется композитными материалами, в первую очередь, углеволокном) .

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

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле [12] за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Меньшую электропроводность алюминия (37 1/ом) по сравнению с медью (63 1/ом) компенсируют увеличением сечения алюминиевых проводников. Недостатком алюминия как электротехнического материала является наличие прочной оксидной плёнки, затрудняющей пайку.

Сравнение металлов по теплопроводности. – Научные проекты

Дизайн 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 мы сравним теплопроводность трех разных металлов.

Процедура:

Сходите в строительный магазин и купите столько неизолированных проводов из меди, нержавеющей стали и алюминия различной толщины, сколько сможете найти. 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.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, поместите 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.

Обобщите свои результаты и сравните их со своей гипотезой – действительно ли восковой шарик упал с медной проволоки быстрее всего? Как повлияла разная толщина проволоки на время плавления? Запишите свои результаты и сравнение результатов с гипотезой в заключение, подтверждающее или опровергающее вашу гипотезу.

Примечание : Если вы не хотите видеть влияние толщины на теплопередачу, лучше использовать провода того же диаметра.

Сравнение термического сопротивления теплоотводов из графитовой пены, алюминия и меди

Введение

По мере того, как решения в области охлаждения становятся все более сложными, все чаще появляются новые идеи и материалы для охлаждения, чтобы еще больше снизить тепловые проблемы, с которыми сталкивается современная электроника.В таких проектных ситуациях проверенный метод аналитических расчетов, моделирования и лабораторных испытаний иногда игнорируется в поисках быстрого универсального решения. Конечно, в тепловой отрасли необходим эволюционный прогресс. Однако в спешке с реализацией новых идей / материалов не следует упускать из виду тщательное тестирование при определении тепловых характеристик решения перед внедрением.

Таблица 1. Геометрия радиатора

Заявленные термические свойства инженерных пен графита были мотивом для их рассмотрения в качестве материалов для теплоотвода.Тем не менее, в литературе нет достоверного сравнения этих материалов с медью и алюминием. Чтобы решить проблему пенографита как жизнеспособного материала для радиаторов, была проведена серия испытаний для сравнения тепловых характеристик геометрически идентичных радиаторов (таблица 1), изготовленных из меди, алюминия и пенографита (таблица 2). Эти испытания проводились в аэродинамической трубе исследовательской лаборатории, где поток не контролировался, что соответствовало большинству типичных применений. Результаты для потоков в воздуховоде и струи со столкновением, хотя и аналогичны случаю без воздуховода, будут представлены в будущей статье вместе с вторичным графитовым пеноматериалом, «пеной B».

Таблица 2. Сравнительные теплофизические свойства металлов и пен

Процедура испытаний Предыдущие эксперименты с пеной, проведенные Coursey и Boudreaux [1], использовали пайку припоем для прикрепления вспененного радиатора к нагретому компоненту. Этот метод пайки был выбран для уменьшения проблемного межфазного сопротивления при использовании пен из-за их пористой природы. Прямое соединение радиатора с компонентом имеет два потенциальных недостатка.Первый связан с высокими температурами, характерными для пайки, которые могут повредить сам электрический компонент. Другой недостаток пайки – усложнение замены или переделки компонента. Из-за низкой прочности пены на разрыв (таблица 2 [2]) возникает большая вероятность повреждения радиатора по сравнению с алюминиевым или медным вариантом. Если радиатор поврежден или прикрепленный компонент нуждается в обслуживании, метод соединения увеличивает стоимость доработки.
Чтобы избежать этих проблем, можно припаять радиатор из вспененного материала к алюминиевой или медной несущей пластине.Затем этот пенопласт и пластина в сборе могут быть установлены на компонент стандартным способом. Эта несущая пластина также позволит приложить достаточное давление к материалу границы раздела, обеспечивая низкое контактное сопротивление.
В этом исследовании радиаторы были прикреплены непосредственно к тестируемому компоненту без несущей пластины для стандарта для всех трех материалов. Термопаста с высокими эксплуатационными характеристиками [3] использовалась в качестве промежуточного материала для заполнения пористой поверхности пены и уменьшения межфазного сопротивления по сравнению с голым стыком.
Всего во время испытаний использовалось пять термопар J-типа, они были размещены перед радиатором для регистрации температуры окружающего воздуха, в блоке нагревателя, в центре основания радиатора, на краю основания радиатора и в конце крайнего плавника.
Тонкопленочный нагреватель был установлен на 10 Вт во время всех испытаний, а площадь источника тепла составляла 25 x 25 мм, или четверть общей площади основания раковины, рис. 1. Чтобы изолировать нижнюю часть нагревателя как картоном, так и FR- Использовалось 4 платы, ориентировочная стоимость Ψ _jb – 62.5 ° C / Вт. На протяжении всего тестирования стоимость _{фунтов стерлингов} была в 36-92 раза больше, чем _{фунтов стерлингов и} фунтов стерлингов.
Рис. 1. Покомпонентное изображение испытательной сборки радиатора.
Результаты
Как и ожидалось, традиционные медные и алюминиевые радиаторы изготовлены аналогично, главное отличие состоит в более высокой теплопроводности меди, что снижает сопротивление растеканию.
В условиях низкоскоростного потока из-за более низкой скорости теплопередачи конвекционное тепловое сопротивление составляет большую часть от общей _ja.По мере увеличения скорости потока сопротивление конвекции уменьшается, и сопротивление проводимости внутреннего радиатора становится все более важным фактором в общем значении Θ _ja. Такое поведение очевидно при сравнении различных материалов радиатора. Тепловые характеристики графитового радиатора были всего на 12% ниже, чем у алюминиевого при низких расходах, в то время как эта разница в производительности увеличивалась до 25-30% по мере увеличения расхода (Таблица 3).
Таблица 3.Результаты специальных термических испытаний
Из-за отсутствия паяного соединения теплоотвод из вспененного материала имел большее межфазное сопротивление по сравнению с массивными радиаторами. Эту разницу можно увидеть при сравнении _HEATER-BASE в таблице 3. Чтобы разделить влияние межфазного сопротивления, можно рассчитать Ψ _BASE-AIR. Если игнорировать межфазное сопротивление таким образом, пена работает в пределах 1% от алюминия при 1,5 м / сек (300 лфм) и в пределах 15% при 3,5 м / сек (700 лфм).
Заключение
Радиаторы на основе пенографита перспективны для конкретных применений, но демонстрируют несколько недостатков в индустрии охлаждения основной электроники. Из-за хрупкости графитовой пены необходимо соблюдать особые меры предосторожности при обращении с радиатором и его использовании. При соединении с медной опорной пластиной пенографит может работать с приемлемо малым сопротивлением растеканию. Однако более низкая теплопроводность пены снижает тепловые характеристики при высоких скоростях потока по сравнению с традиционным медным радиатором.
Механическое крепление, необходимое для обеспечения приемлемых характеристик термоинтерфейса без пайки или пайки, также является проблемой, которая не позволяет использовать радиатор на основе вспененного материала во многих основных областях применения. Несмотря на эти проблемы, соотношение тепловых характеристик к весу пены очень привлекательно и хорошо подходит для аэрокосмической и военной промышленности, где стоимость и простота использования уступают весу и характеристикам.
Список литературы
Coursey, J., Jungho, K., Boudreaux, P. «Характеристики испарителя из графитовой пены для использования в управлении температурой», Journal of Electronics Packaging, том 127, июнь 2005 г., стр. 127-134.
Клетт, Дж., «Графитовые пены с высокой проводимостью», Национальная лаборатория Ок-Ридж, 18 июля 2003 г., стр. 1-53.
Шин Эцу X23.
Разница между алюминиевым проводом и медным проводом (с таблицей)
Провода – это проводники, которые используются для проведения электрического или электронного потока. И магнитные, и немагнитные металлы являются проводниками, но немагнитные металлы считаются лучшими.Для этой цели в промышленности используются несколько металлов, но наиболее часто используемые металлы – это алюминий и медь. И алюминий, и медная проволока используются очень долго, и обе имеют разные свойства.
Алюминиевый провод и медный провод
Основное различие между алюминиевым проводом и медным проводом состоит в том, что оба имеют разные свойства, и это связано с их соответствующим металлом. Он имеет разный вес, стоимость, проводимость, пластичность, растяжение, цвет, термостойкость и многое другое.Алюминиевые провода намного дешевле, имеют меньшую проводимость, пластичность и растяжимость, легче и вызывают коррозию по сравнению с медными проводами.
Алюминиевые провода более экономичны и легче, что увеличивает их использование. Хотя алюминиевый провод нельзя использовать везде из-за коррозионного характера. А сделать проволоку из алюминия немного сложно из-за его меньшей прочности и пластичности.
Медная проволока может быть легко изготовлена из меди, так как она более пластична и эластична, а также может использоваться в большем количестве мест, даже при высоких температурах, но единственным ее недостатком является цена и вес.Медная проволока не экономична. Они действительно дорогие и тяжелее.
Таблица сравнения между алюминиевым проводом и медным проводом
Параметры сравнения Алюминиевый провод Медный провод
Электропроводность Проводимость сравнительно меньше. Он выше по проводимости.
Вес Легче Сравнительно тяжелее.
Термостойкость Он расширяется при высокой температуре и наоборот – при низкой. Может противостоять влиянию тепловых изменений.
Стоимость Это сравнительно менее дорого. Это дороже
Пластичность и прочность на разрыв Он сравнительно менее пластичен и эластичен. Он более пластичный и эластичный
Что такое алюминиевая проволока?
Алюминиевые или алюминиевые провода являются одними из наиболее часто используемых проводов из-за их свойств и использования.
Характеристики алюминиевых проводов:
Молекулярный вес провода 26,98
Внешний вид провода серебристый.
Точка плавления проволоки составляет 660,37 ° C.
Точка кипения проволоки составляет 2467 ° C.
Плотность проволоки составляет 2700 кг / м3.
Предел прочности на разрыв составляет 6800 фунтов на кв.
Теплопроводность провода составляет 2,37 Вт / см / К при 298,2 К
Преимущества алюминиевой проволоки:
Легкий вес: Одним из основных преимуществ алюминиевых проводов является их легкий вес, что равно 2.7 г / см3, что снижает производственные затраты. Это также помогает использовать его в транспортных средствах, что приводит к снижению шума и повышению уровня комфорта.
Дуктильный: Алюминий – Дуктильный, что означает, что его можно без труда растягивать в виде тонких листов или проволоки. Например, алюминиевая фольга используется в каждом доме для нескольких целей.
Непроницаемый: Алюминий не имеет запаха и не пропускает воздух, что делает его лучшим для упаковки съедобных и чувствительных вещей.
Немагнитный металл: Немагнитные металлы обычно считаются лучшими проводниками, и алюминий является одним из таких металлов.
Повторное использование: алюминий – это металл, который перерабатывается и может использоваться повторно.
Что такое медный провод?
Медные провода – лучший тип проводников благодаря их большим характеристикам и ряду преимуществ.
Особенности медных проводов:
Молекулярный вес провода 63,55
Внешний вид провода красноватый.
Точка плавления проволоки 1085 ° C
Точка кипения проволоки 2562 ° C
Плотность проволоки 8.96 г / см3
Теплопроводность провода составляет 401 Вт · м-1 · K-1.
Преимущества:
Электропроводность: лучше всего подходит для электрических проводников, поэтому лучше всего подходит для кабелей и трансформаторов.
Теплопроводник: это также хороший проводник тепла, благодаря чему он используется для переменного тока, термосварочных машин и телевидения, или всего, где тепловая мощность очень высока.
Некоррозионный: медь считается идеальной, потому что она не вызывает коррозии, а это означает, что она не реагирует, что делает ее идеальной для труб, ювелирных изделий, радиаторов, статуй и многого другого.
Пластичный: он более пластичный, а также более эластичный, чем алюминиевая проволока.
Хотя, несмотря на все эти достоинства, основным недостатком является то, что он более тяжелый и очень дорогой.
Основные различия между алюминиевым проводом и медным проводом
Алюминиевый провод изготовлен из алюминия, а медный провод – из меди. Следовательно, оба они имеют разные свойства соответствующего металла.
Алюминиевый провод относительно менее проводящий (всего 60% меди), тогда как медный провод имеет более высокую проводимость.
Алюминиевые провода легче и удобнее переносить, в то время как медные провода тяжелее и их трудно переносить.
Алюминиевые провода имеют свойство расширяться при высокой температуре и сжиматься при низкой температуре, тогда как в медной проволоке таких изменений не происходит. Он может противостоять эффекту тепловых изменений.
Что касается пластичности, то алюминиевая проволока менее пластичная, а медная проволока – более пластичная.
Алюминиевые провода дешевле, а медные – дороже по сравнению.
Алюминиевые провода менее эластичны, а медные провода более эластичны.
Алюминиевые провода могут вызвать возгорание из-за своей коррозионной природы, но с медными проводами таких проблем не происходит.
Заключение
Таким образом, очень хорошо видны различные свойства как алюминия, так и медной проволоки. Если дома требуется электропроводка, идеально подходят медные провода, поскольку они устойчивы к тепловому воздействию и имеют больше преимуществ, но по сравнению с алюминиевыми проводами, которые считаются коррозионными и приводят к пожару.Поэтому большинство людей предпочитают медную проводку, особенно для дома.
И кроме этих платиновых проводов, многие используют золотые, серебряные и железные провода. Но лучшими среди них остаются алюминий и медные провода.
Ссылка s
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6826706/
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1218233/
https: // ieeexplore .ieee.org / abstract / document / 5699519/
Часто задаваемые вопросы: преимущества медных и алюминиевых проводников
Алюминий широко доступен и представляет собой более дешевую альтернативу меди для проводников.Спрос на медь непостоянен, и цена значительно колеблется, тогда как цена на алюминий гораздо более стабильна. Хотя алюминиевый проводник только на 61% проводит меньше медного проводника того же размера, он также в три раза легче по весу, что значительно упрощает обращение с ним. По этой причине алюминий находит предпочтение в кабелях большого размера и кабелях для воздушных линий электропередачи.
Разница в проводимости означает, что необходимо использовать алюминиевый провод гораздо большего размера, чтобы соответствовать проводимости эквивалентного медного проводника.Использование проводника большего размера имеет дополнительный эффект, заключающийся в том, что требуется большее количество изоляционного материала для надлежащего покрытия проводника, а дополнительный размер поперечного сечения кабеля может быть ограничивающим в некоторых приложениях.
Другие различия между ними включают прочность на разрыв – медь примерно в два раза превышает прочность на разрыв, чем алюминий, но стоит отметить, что, учитывая, что эквивалентный алюминиевый проводник больше и легче, он часто не требует такой же степени прочности на разрыв.Медь более теплопроводна, чем алюминий, но опять же, если учесть большие размеры проводников, различия уменьшаются. Чем лучше теплопроводность, тем лучше характеристики проводника при коротком замыкании.
В некоторых случаях могут использоваться алюминиевые проводники с медным покрытием, состоящие из алюминиевого сердечника с толстой медной оболочкой, прикрепленной к алюминию. Хотя этот тип проводов не получил широкого распространения, он сочетает в себе преимущества более легкого алюминия с более проводящей медью.Однако пластичность является пластичностью алюминия, а не улучшенными характеристиками меди. Этот тип проводника нашел применение коаксиальным кабелям в качестве легкого центрального проводника. Более легкий провод позволяет использовать диэлектрический материал с меньшей плотностью для лучшего затухания.
Вернуться к часто задаваемым вопросам
NAEP Science 2009 – ICT Energy Transfer
В этом 20-минутном задании ученики исследуют, какой металл будет лучше сделать дно сковороды.При проектировании и проводя свои исследования, студенты используют моделируемый калориметр для проверить удельную теплоемкость двух металлов, которые могут быть использованы для дно сковороды.
Ниже приведены вопросы, ваши ответы и критерии оценки для каждого из вопросов в этой задаче. Используйте навигацию слева, чтобы вернуться к просмотру сайта или выполнить другую задачу.
Слева график, показывающий результаты для медного блока 250 г при 60.0 градусов Цельсия помещали в 250 г воды при 20,0 градусах Цельсия.
На основании данных, что случилось с температурами материалов? Выбрать все, что подходит.
А. Температура воды повысилась.
Б. Температура воды снизилась.
C. Температура меди увеличилась.
D. Температура меди снизилась.
Ваш ответ:
Объясните, почему произошли эти изменения температуры.В своем ответе опишите, что произошло с молекулами воды и атомами меди во время этих изменений.
Ваш ответ:
Пример полного ответа учащегося:
Со временем медь передавала небольшую часть своего тепла воде, обеспечивая повышение температуры воды и снижение температуры меди. Молекулы воды будут ускоряться при повышении температуры. Атомы в меди будут замедляться при понижении температуры.
Завершено:
В ответе ученика выбирается (A) температура воды увеличилась и (D) температура меди снизилась, и дается правильное объяснение, состоящее из двух частей:
Указывает, что при контакте объектов с разной температурой тепловая энергия (тепло) течет от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.
Указывает, что движение (скорость, количество столкновений) молекул воды увеличивается, а движение атомов меди уменьшается.
Основной:
В ответе учащегося выбирается (A) или (D) и никакой другой вариант, и дается правильное объяснение.
ИЛИ
В ответе учащегося выбираются (A) и (D) и рассматривается одна часть правильного объяснения.
Частично:
В ответе учащегося выбирается либо (A), либо (D), либо смесь правильных и неправильных вариантов, а также дается объяснение, относящееся к одной части правильного объяснения.
ИЛИ
Ответ учащегося выбирает (A) и (D) и не дает никаких объяснений или общих объяснений, связанных с удельной теплоемкостью или температурой материалов, которые не содержат неверной информации.
Неудовлетворительно / Неправильно:
Ответ ученика неадекватен или неверен.
Доля учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009 г.
Завершено Essential Частично Неудовлетворительно / Неправильно Опущено
4 23 11 61 #
Теперь вы можете регулировать температуру и массу как меди, так и воды.
Запустите моделирование с 250 г меди при 20,0 градусах Цельсия и 250 г воды при 60,0 градусах Цельсия.
Какое из утверждений верно на основании ваших данных?
A. Медь имела большее изменение температуры, чем вода.
Б. Температура воды изменяется сильнее, чем у меди.
C. Температура как меди, так и воды изменилась на одинаковую величину.
D. Температура как меди, так и воды не изменилась.
Ваш ответ:
Правильный ответ: A
Доля учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009 г.
Вариант A Выбор B Выбор C Выбор D Опущено
77 7 8 7 1
Используйте моделирование, чтобы выяснить, имеет ли медь или вода более высокую удельную теплоемкость.
По вашим данным, какое вещество имеет более высокую удельную теплоемкость?
A. Медь
Б. Вода
Ваш ответ:
Объясните, откуда вы знаете. Используйте свои данные для обоснования своего объяснения.
Ваш ответ:
Пример полного ответа учащегося:
Вода имеет более высокую удельную теплоемкость, поскольку она менее склонна к изменению температуры.Это означает, что для повышения температуры воды требуется больше энергии. Медь с температурой 60 градусов по Цельсию и той же массой, что и вода, в которую она была помещена, остыла до 23,4 градусов по Цельсию. С другой стороны, температура воды, начиная с 20 градусов по Цельсию, поднялась до 23,4 градусов по Цельсию.
Оценка и описание:
Пример данных моделирования:
Завершено:
В ответе учащегося выбирается (B) Вода и дается правильное объяснение, которое включает сравнение количества тепловой энергии, переданной для изменения температуры (равных масс) воды и меди (1 ° C), и ссылается на достоверные данные для поддержки. .Пояснение указывает на то, что температура воды изменилась меньше, чем температура меди (когда равные массы меди и воды при разных температурах были помещены в контакт), что показывает, что на один градус изменения температуры воды передается больше тепловой энергии (тепла). чем медь.
Основной:
Ответ ученика выбирает (B) и указывает, что температура воды изменилась меньше, чем температура (равной массы) меди, или что больше тепловой энергии (тепла) передается для изменения температуры (равных масс) воды ( 1 ° C), чем медь (1 ° C).
Частично:
В ответе учащегося выбирается (B) и предоставляется общее наблюдение на основе достоверных данных или некоторые соответствующие данные, но не объясняется, как эти данные использовались для сравнения удельной теплоемкости материалов.
ИЛИ
Ответ ученика выбирает (A) медь, но дает объяснение, указывающее, что температура воды изменилась меньше, чем температура меди, и предоставляет достоверные данные, подтверждающие правильный выбор (B).
Неудовлетворительно / Неправильно:
Ответ ученика неадекватен или неверен.
Доля учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009 г.
Завершено Essential Частично Неудовлетворительно / Неправильно Опущено
6 9 10 75 #
Опишите процедуру, которую вы использовали для сравнения удельной теплоемкости металлов с помощью моделируемого калориметра.
Ваш ответ:
Опишите, как вы решили, какие комбинации температуры и массы установить для каждого металла в ходе испытаний.
Ваш ответ:
Пример полного ответа учащегося:
Процедура, использованная для сравнения удельной теплоемкости металлов, заключалась в том, что я установил начальную температуру воды на 60 градусов Цельсия и массу на 250 г. Затем я установил массу обоих металлов на 250 г и температуру для обоих на 20 градусов Цельсия.Это позволило мне провести эксперимент и сравнить оба металла в одинаковых условиях. Я решил использовать 250 граммов как металлов, так и воды, чтобы использовать как можно больше металла и как можно меньше воды. Установка температуры обоих металлов на 20 градусов Цельсия позволила мне увидеть, на сколько градусов повысилась температура каждого металла.
Руководство по подсчету очков
Завершено:
Студент описывает действующую процедуру, состоящую из трех частей:
Указывает, что минимум два контролируемых испытания, по одному для каждого металла, с начальными условиями (масса металлов, масса воды, начальная температура металла и начальная температура воды), сохраняемые постоянными (одинаковыми для двух испытаний).
Указывает, что начальная температура металлов как минимум на 10 ° C отличается (выше, ниже) от начальной температуры воды (так что можно наблюдать изменение температуры).
наблюдает за изменением температуры металлов и воды.
Основной:
Ответ студента касается двух частей действующей процедуры.
Частично:
Ответ студента касается одной части действующей процедуры.
Неудовлетворительно / Неправильно:
Ответ ученика неадекватен или неверен.
Доля учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009 г.
Завершено Essential Частично Неудовлетворительно / Неправильно Опущено
5 21 26 40 7
По данным ваших исследований, какой металл имеет более высокую удельную теплоемкость?
А.Медь
Б. Алюминий
Ваш ответ:
Объясните, откуда вы знаете. Используйте свои данные для обоснования своего объяснения.
Ваш ответ:
Пример полного ответа учащегося:
Температура алюминия изменилась меньше, чем температура меди при тех же условиях. Таким образом, алюминию требуется больше энергии для изменения температуры. Следовательно, алюминий имеет более высокую удельную теплоемкость.
Руководство по подсчету очков
Действительные данные моделирования:
Завершено:
Ответ ученика выбирает (B) Алюминий и дает объяснение, демонстрирующее понимание того, что для изменения температуры алюминия требуется больше тепловой энергии по сравнению с (такой же массой) меди, что основано на достоверных данных. Данные показывают, что температура алюминия изменилась меньше (медленнее), чем температура меди (или температура воды изменилась больше с алюминием, чем с медью).
Основной:
Ответ ученика выбирает (B) и сравнивает изменение температуры (или количество переданной тепловой энергии) для алюминия и меди на основе достоверных данных.
ИЛИ
Ответ учащегося выбирает (B) и предоставляет достоверные данные для поддержки без объяснения причин.
Частично:
В ответе учащегося выбирается (A) медь и содержится ссылка на достоверные данные, подтверждающие правильный выбор (B), или включается объяснение, демонстрирующее понимание взаимосвязи между удельной теплоемкостью и изменением температуры.
Неудовлетворительно / Неправильно:
Ответ ученика неадекватен или неверен.
Доля учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009 г.
Завершено Essential Частично Неудовлетворительно / Неправильно Опущено
2 23 15 59 1
Помните, что лучший металл для дна сковороды будет иметь большее повышение температуры, когда ему передается определенное количество тепловой энергии.
Какой металл лучше всего использовать для дна сковороды?
A. Медь
Б. Алюминий
Ваш ответ:
Объясните, откуда вы знаете. Используйте свои данные для обоснования своего объяснения.
Ваш ответ:
Пример полного ответа учащегося:
Температура меди увеличивается сильнее, когда вода горячая, из-за более низкой удельной теплоемкости.
Руководство по подсчету очков
Завершено:
В ответе учащегося выбирается (A) Медь и дается правильное объяснение, состоящее из трех частей:
Указывает на понимание того, что медь имеет более низкую удельную теплоемкость, чем алюминий.
Указывает, что изменение температуры металла было больше для меди (когда более горячий металл добавлялся в более холодную воду) или изменение температуры воды было меньше для меди (когда более горячий металл добавлялся в более холодную воду).
Указывает, что медь нагревается быстрее (удерживает меньше тепла).
Объяснение может быть дано в отношении алюминия.
Основной:
В ответе учащегося выбирается (A) Медь и рассматривается одна или две части правильного объяснения.
ИЛИ
В ответе учащегося выбирается (B) Алюминий и рассматриваются две части правильного объяснения. Объяснение согласуется с более низкой удельной теплоемкостью для меди, но актуально для поддержки выбора алюминия в качестве лучшего выбора для посуды.
Частично:
Ответ ученика выбирает (A) Медь и дает общее объяснение, относящееся к удельной теплоемкости меди, или общее описание данных.
ИЛИ
Ответ ученика выбирает (B) Алюминий и включает действительные данные или относится к теплопередаче или удельной теплоемкости, чтобы поддержать правильный выбор (A). Ответ не может содержать неверную или противоречивую информацию.
Неудовлетворительно / Неправильно:
Ответ ученика неадекватен или неверен.
Доля учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009 г.
Завершено Essential Частично Неудовлетворительно / Неправильно Опущено
# 23 16 60 #
ИСТОЧНИК: U.S. Департамент образования, Институт педагогических наук, Национальный центр статистики образования, Национальная оценка образовательного прогресса (NAEP), Оценка науки 2009.
Выбор меди или алюминия? – finskiving.com
1. Легкий
Алюминий – это легкий металл с плотностью всего 2,7 г / см, что примерно на треть меньше плотности стали и меди (7,85 г / см и 8,9 г / см). Таким образом, используется для изготовления корпуса радиатора . Вес алюминиевого профиля меньше при том же объеме, а легкий алюминиевый профиль запущен в производство, чтобы сделать легкий и тонкий алюминиевый корпус радиатора , что очень соответствует нынешней тенденции поиска легких и тонких продуктов. .
2. Коррозионная стойкость
Рабочая среда радиатора сложна, и выбранное сырье сможет выдержать коррозионную стойкость. Алюминий может образовывать плотную оксидную пленку на поверхности, чтобы предотвратить дальнейшую коррозию внутри, а после обработки поверхности алюминиевый радиатор имеет лучшую коррозионную стойкость. Следовательно, алюминиевый профиль с этой точкой можно использовать в реальном положении, а не в более поздний период из-за коррозии металла и ухудшения эстетических и тепловых характеристик.
3. Теплопроводность
Теплопроводность и способность рассеивать тепло – одно из обязательных свойств радиатора . Значение теплопроводности алюминия составляет 204 / Вт · (м · k), но твердость чистого алюминия низкая, деформация легко происходит при нагревании, а чистый алюминий в алюминиевый сплав может не только обеспечить отличную теплопроводность, но и также обеспечивают длительный срок службы алюминиевого радиатора .
Часто можно сравнивать медь и алюминий, когда используется сырье в промышленности, хотя медь действительно лучше алюминия по свойству теплопроводности, но не может реализовать легкий корпус, а также требует более высокой стоимости, чем алюминиевый сплав, потому что этот радиатор из алюминиевого профиля более популярен на рынке.
4. Немагнитный
Немагнитный также является важным свойством корпуса радиатора. Среди них корпус радиатора , устанавливаемый в аудио- и электронные изделия, должен быть немагнитным. Чтобы не мешать передаче сигналов, алюминиевый сплав, не содержащий железа, кобальта, никеля и других металлов, не является магнитным, чтобы не мешать нормальной работе аудио- и электронных продуктов.
5.Пластичность
Удельный предел прочности на разрыв, предел текучести, пластичность и соответствующая скорость деформационного упрочнения металлов – все это влияет на диапазон переменных формы. Таким образом, разные металлы имеют разную пластичность, а алюминиевый сплав легко поддается ковке и обладает высокой пластичностью, что широко используется в промышленности.
Поставщики средств беспроводной связи и ресурсы
О мире беспроводной связи RF
Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.
Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.
Статьи о системах на основе Интернета вещей
Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN
RF Статьи о беспроводной связи
В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.
Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤
Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤
Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤
Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается структурная схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤
Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤
5G NR Раздел
В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP
Учебные пособия по беспроводным технологиям
В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>
Учебное пособие по 5G – В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF
Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.
LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.
RF Technology Stuff
Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide
Секция испытаний и измерений
В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA
Волоконно-оптическая технология
Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH
Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств
Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.
Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор
MATLAB, Labview, встроенные исходные коды
Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *
Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома
Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.
RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи
Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR
IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии
Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Учебники по беспроводной связи RF

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

.

Параметры сравнения	Алюминиевый провод	Медный провод
Электропроводность	Проводимость сравнительно меньше.	Он выше по проводимости.
Вес	Легче	Сравнительно тяжелее.
Термостойкость	Он расширяется при высокой температуре и наоборот – при низкой.	Может противостоять влиянию тепловых изменений.
Стоимость	Это сравнительно менее дорого.	Это дороже
Пластичность и прочность на разрыв	Он сравнительно менее пластичен и эластичен.	Он более пластичный и эластичный