Теплоотдача алюминия: Теплоотдача алюминиевых радиаторов: подробный расчет

alexxlab | 15.11.1987 | 0 | Разное

Теплоотдача алюминиевых радиаторов: подробный расчет

Правильно рассчитав теплоотдачу с учетом всех факторов, оказывающих на нее влияние, можно обеспечить нужную температуру помещения и правильную циркуляцию воздуха, которая положительно отразится на настроении и здоровье, находящихся в ней людей.

От чего зависит теплоотдача алюминиевого радиатора

Виды алюминиевых радиаторов:

• Стальные – у них низкие технические характеристики, почти уже не представлены на современном рынке и не пользуются спросом. 
• Чугунные по-прежнему высоко оценивают по критериям надежности. Долговечны, многие новые модели эстетично представлены с элементами художественного литья. Такие батареи впишутся в любой дизайн, нет необходимости скрывать их неэстетический вид за экранами.
• Алюминиевые – на данный момент самый востребованный вид по техническим характеристикам и ценовой доступности. Отличаются высокой эффективностью и имеют ряд преимуществ.
• Биметаллические – новое поколение, появились совсем недавно, но уже активно пользуются потребительским спросом. Благодаря качеству и составу из двух металлов являются самыми мощными по эффективности.

Не стоит выбирать батарею только по параметрам тепловой мощности. В различных теплосетях показатели рабочего давления будут отличаться, в частных домах давление хладагента около — 2-3 Бар, в квартирах при централизованной системе составляет 5-15 Бар и разнится от этажности. 

Скачки давления системы отопления могут повредить неправильно выбранный радиатор, поэтому сравнение стоит провести с учетом прочности отопительного устройства. 

Важные характеристики, учитываемые при подборе:

• Мощность при выработке тепла;
• Допустимые параметры давления;
• Внутренний объем емкости радиатора;
• Масса батареи.

Вес радиатора и объем емкости должны учитываться при установке в частных домах. Зная количество воды, проходящее через систему отопления, легко произвести расчет расхода тепловой энергии во время нагревания. 

Масса прибора повлияет на выбор крепежа и способа его крепления к стене. В зависимости от материала, из которого она сделана. Например, если стена выполнена из шлакоблоков или бетона, а масса батареи из-за количества секций большая, то и крюк должен быть в состоянии удержать ее вес. 

Достоинства алюминиевых радиаторов:

• большая площадь изделия, обеспечивающая лучший теплообмен;
• небольшая масса и легкий вес;
• высокая теплоотдача;
• соперничают по прочности со стальными и чугунными батареями;
• не нуждаются в покраске и соответствуют современному дизайну интерьеров;
• быстро нагреваются, чем существенно экономят топливо.

Производят батареи из алюминия с помощью литья каждой секции и, как заявляет производитель, выдерживают давление в 15-20 атмосфер. Радиаторы со склеенными в процессе производства секциями — экструдированные — выдерживают нагрузку до 40 атмосфер, но не отличаются прочностью, особенно в местах присоединения.

Секций можно добавить любое количество, они легко присоединяются, но при центральной системе отопления не стоит формировать слишком сложные конструкции.

 

Теплоотдача одной секции способна отапливать 1,2 куб. м пространства –  примерно 120 Вт при температуре 45-50 °C. Сэкономить на электроэнергии позволяет наличие регулятора теплопотока, который изначально предусмотрен в комплектации производителя.

При монтаже не допускается использование медных или стальных комплектующих и труб, это может спровоцировать коррозию. 

Увеличить КПД уже смонтированы батарей можно с простых методов — прочистки или перекраски батарей в темные цвета. До 25 процентов увеличит теплоотдачу установка экрана позади радиатора, можно приобрести готовый вариант экрана или же воспользоваться фольгой.

Еще один эффективный вариант — изготовление металлического кожуха, который будет отдавать тепло, полученное при нагреве, даже с уже выключенным отоплением. Мощность батарей можно увеличить, добавив количество секций, результат – повышение теплоотдачи минимум на 10 процентов.

При всех этих положительных параметрах и высоком качестве у алюминиевых батарей низкая цена, что обуславливает положительные отзывы и спрос среди потребителей.

Расчет теплоотдачи радиатора из алюминия

Для расчета теплоотдачи нужно узнать необходимую мощность для обогрева помещения. Затраченное тепло определяют: размер тепла на обогрев 1 м3 помещения составляет 35-40 Вт/м3 это значение умножается на охват помещения.

Внимание! Расчеты приблизительные и служат для примерного ориентирования при выборе радиатора из алюминия.

При расчете используются, указанные в техпаспорте радиатора из алюминия, параметры для расчета теплоотдачи для 1 секции: если фактическая мощность секции при DT = 70, то при температуре помещения 19-20ºС вырабатывается тепло при внутренней температуре батареи 110 ºС, а в обратке 70 ºС. 

Ориентируясь на эти данные, видно, что теплоотдача одной секции алюминиевого радиатора с межосевым размером 500 мм и прежней температуре – 200 Вт. Температуры такого уровня обычно не используются, из-за этого мощность отдачи будет меньше.

Аналогичен расчет теплоотдачи алюминиевых радиаторов с межосевым размером 350 мм на квадратный метр помещения.

Узнать приближенное к реальному значение теплового поток можно, посчитав DT:

DT = ((Тº поступающей воды + Тº в обратке) / 2) – Тº комнаты

Число, полученное в результате формулы расчета показателей теплоотдачи алюминиевых радиаторов отопления, умножается на коэффициент, приведенный в таблице ниже.

Следуя формуле, где температура помещения 18 ºС, добавив данные теплоносителя, решение будет ((70 + 60) / 2) – 18 = 49,5. Где результат умножается на поправочный коэффициент 0,65, умножаемый на тепловой поток 204 х 0.65 = 132.6 Вт. По данному результату собирается необходимое количество секций. 

Недостатки алюминиевых радиаторов

Ограничения к материалу, с которым могут соединяться алюминиевые радиаторы, требовательность к компонентам теплоносителя и однотипность в размерах — их главные недостатки. Проблемы, связанные с возникновением коррозии, можно предотвратить применением оксидной пленки и обработке противокоррозиными агентами во время установки.

Этот вид батарей плохо переносит гидроудары центральной отопительной системы, поэтому рекомендуется к установке в частных домах, а не квартирах.

Чтобы не ошибиться с выбором отопительной системы, стоит воспользоваться консультацией специалиста или нашими примерами расчетов и таблицей. 

У алюминиевых батарей много положительных качеств, а также ряд недостатков. Спрос к ним не угасает, благодаря цене и высокому уровню теплоотдачи. При покупке стоит отдать предпочтении отечественным производителям, они учитывают при производстве качество воды, которая повлияет на срок эксплуатации.  

На нашем сайте представлен большой выбор качественных алюминиевых радиаторов, посмотрите!

Теплоотдача алюминиевых радиаторов, расчет количества секций и мощность батарей

При выборе отопительного прибора для жилого помещения необходимо учесть целый ряд технических показателей. Важной задачей при покупке радиатора является обеспечение комфортной температуры в рабочем пространстве при любых колебаниях погодных условий. За это отвечает один из главных параметров радиаторов отопления – тепловая мощность.

Содержание

• Теплоотдача и мощность
• Как рассчитать мощность радиатора
• Считаем количество секций
• Практический пример

Теплоотдача и мощность

Эти две характеристики алюминиевых радиаторов практически всегда приводятся, как идентичные величины и во многих статьях используются, как синонимы. Вместе с тем, каждая из них все же имеет свои нюансы, которые вытекают из их физического определения:

Установленный в квартире алюминиевый радиатор

Фактически алюминиевый радиатор производит полезную работу по обогреву определенной площади, которая зависит от его мощности, за счет явления теплоотдачи. Обе обсуждаемые величины измеряются в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт) и часто отождествляются. Хотя более правильно было бы оперировать понятием мощность, которое определяет количество передаваемой энергии, а не сам процесс передачи. Мы будем употреблять оба выражения, согласно сложившейся в последнее время практике.

Как рассчитать мощность радиатора

На эту тему существует масса статей и обзоров в интернете. Довольно часто обсуждался этот вопрос и на страницах нашего сайта. Поэтому здесь мы приведем лишь самые основные формулы, позволяющие произвести необходимый расчет. Различные методы определяют значение мощности, необходимой обогрева заданной площади, в зависимости от учета тех или иных параметров помещения:

1. Продольные размеры. Зная длину и ширину, можно рассчитать площадь комнаты. Согласно строительным нормам, для отопления 10 м² стандартно утепленного помещения требуется теплоотдача в 1 кВт. Соответственно, полную мощность алюминиевого радиатора в киловаттах можно рассчитать, разделив площадь на 10;
2. Объем. Более точный расчет получается при учете третьего измерения – высоты потолков. В этом случае также применяется заданное в СНиП значение – 41 Вт на 1 м³. Таким образом, требуемая теплоотдача радиатора в ваттах будет равна объему, умноженному на 41;
3. Конструкционные особенности помещения. Фактически это тоже расчет, за основу которого взят объем, но с некоторыми уточнениями. Так, например, для каждой двери необходимо добавить к полученному значению 0,1 кВт, а для окна – 0,2 кВт. При расположении комнаты в углу здания умножаем мощность на 1,3, а для частного дома – на 1,5, чтобы учесть утечку тепла через пол и крышу.
   

   Кроме того, в приведенные формулы необходимо вводить поправочные коэффициенты, учитывающие географическое положение рассматриваемого объекта

4. Комплексный учет всех факторов: толщины утепления, количества окон, материала полов и потолка, наличия или отсутствия естественной вентиляции. Такие методы довольно сложны, полный объем вычислений выполняется лишь специалистами при необходимости проведения точного расчета системы отопления.

Приблизительный расчет количества секций алюминиевых радиаторов на комнату

Определение требуемой мощности является предварительной стадией расчета алюминиевых радиаторов. Далее обычно следует расчет количества секций, необходимого для обеспечения этой мощности.

Считаем количество секций

На этом этапе все, казалось бы, довольно просто: если известна общая теплоотдача, то разделив ее на паспортную мощность одной секции, мы легко получим необходимое значение количества секций радиатора.

Но эта простота является довольно обманчивой: для не очень хорошо разбирающегося в тонкостях пользователя этот расчет может стать источником серьезных ошибок:

Р

Различные варианты расположения радиатора и сопутствующие теплопотери

асчет количества секций алюминиевых радиаторов является одной из наиболее ответственных операций при проектировании всей системы отопления. От правильности его выполнения напрямую зависит комфорт и уют в доме в самую ненастную погоду.

Практический пример

Любые, даже самые простые способы расчета можно понять намного быстрее, если изучать их на конкретном примере.

Допустим, нам нужно рассчитать радиатор для небольшой комнаты, имеющей размеры 4,2х5 м, высоту потолков 3,3 м, два окна и входную дверь.

Комната находится внутри дома, т. е. угловых стен в ней нет. Применим все описанные выше методы по очереди:

1. Площадь помещения равна 5*4,2=21 м². Значит требуемая мощность радиатора, рассчитанная по первому способу, равна 21/10=2,1 кВт;
2. Объем комнаты равен ее площади, умноженной на высоту, т. е. 21*3,3=69,3 м³. Тогда теплоотдача по объемному методу составит 69,3*41=2,84 кВт. Нетрудно заметить, что полученная величина превышает полученное первым способом значение почти на 1 кВт;
3. Дальнейшие поправки лишь еще более увеличивают эту разницу. Так, два окна и дверь добавят к мощности алюминиевых радиаторов еще 0,4 кВт, а при учете поправочного коэффициента на частный дом необходимая мощность достигнет почти 5 кВт.

Алюминиевые радиаторы обычно имеют секции мощностью около 200 Вт при напоре 60° С. Если теплоноситель в вашей системе имеет такие же параметры теплового напора, то, по разным оценкам, вам потребуется от 11 до 25 секций. При таком разбросе окончательное значение необходимо вычислить, применяя более точные методы.

Если число секций получится больше 12, имеет смысл применять не 1, а 2 радиатора, разнеся их по разным углам комнаты.

Приведенный пример свидетельствует о том, что при вычислении размеров и мощности алюминиевого радиатора разные методы могут давать совершенно разные значения. Поэтому такой расчет необходимо проводить максимально тщательно, проверяя границы применимости каждого используемого способа. Ошибки, полученные на этом этапе, могут очень серьезно сказаться на комфортности проживания в доме в течение многих лет его эксплуатации.

Радиатор алюминиевый Теплоотдача 500 10 секций

50 лет Октября, 109б, Тюмень (склад)

6:00 – 20:00

В наличии 133 шт

Садовая, 3а, д. Ожогина

Круглосуточно

В наличии 8 шт

Ставропольская, 120 к2, Тюмень

Круглосуточно

В наличии 6 шт

Пермякова, 2 ст1, Тюмень

7:00 – 21:00

В наличии 6 шт

Московский тракт, 130, Тюмень

7:00 – 21:00

В наличии 6 шт

Согласия, 4, д. Субботина

8:00 – 21:03

В наличии 6 шт

Панфиловцев, 86, Тюмень

Круглосуточно

В наличии 5 шт

Жуковского, 84 ст1, Тюмень

7:00 – 0:00

В наличии 5 шт

Щербакова, 99а, Тюмень

Круглосуточно

В наличии 5 шт

Мельникайте, 123 ст1, Тюмень

Круглосуточно

В наличии 5 шт

Республики, 252к, Тюмень

7:00 – 0:00

В наличии 5 шт

Дамбовская, 10 ст19, Тюмень

Круглосуточно

В наличии 5 шт

Федюнинского, 79, Тюмень

7:00 – 21:00

В наличии 5 шт

Домостроителей, 32, Тюмень

7:00 – 21:00

В наличии 5 шт

Орджоникидзе, 29, п. Боровский

8:00 – 21:03

В наличии 5 шт

Бурлаки, 2а к1, п. Московский

8:00 – 21:03

В наличии 5 шт

Трактовая, 15, с.Ембаево

8:00 – 21:03

В наличии 4 шт

Клары Цеткин, 2а, Тюмень

7:00 – 21:00

В наличии 2 шт

50 лет Октября, 109б, Тюмень

7:00 – 21:00

В наличии 2 шт

Строителей, 6б, с. Червишево

8:00 – 21:03

В наличии 2 шт

Ямская, 92, Тюмень

8:00 – 21:03

В наличии 1 шт

Магистральная, 14, Тюмень

8:00 – 21:03

В наличии 1 шт

Первооткрывателей, 14, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Виктора Тимофеева, 9, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Сергея Джанбровского, 4, д. Дударева

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Монтажников, 57, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Интернациональная, 199 к7, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Сеченова, 161в, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Константина Посьета, 16, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Михаила Сперанского, 17, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Станционная, 24 к1/4, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Старый Тобольский тракт 4 км, 48, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Федорова, 12 к4, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Газовиков, 73 к1, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Заводоуковская, 12а, п. Березняки

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Мельникайте, 2 к2, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

2-я Дачная, 80, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Кремлевская, 112 к4, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Самарцева, 3, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Холодильная, 120а, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

70 лет Победы, 15, с. Нижняя Тавда

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Титова, 5, п. Богандинский

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Московский тракт, 125б, с. Успенка

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Щербакова, 172, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Газовиков, 65, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Губернская, 42, мкр. Комарово

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Максима Горького, 31, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Интернациональная, 117, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Полевая, 109, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Пермякова, 83 к2, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Малыгина, 57, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Республики, 204 к4, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем послезавтра при заказе сегодня

Профсоюзная, 63, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Тимофея Чаркова, 81, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Широтная, 100 к5, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Салманова, 12, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

50 лет Октября, 57в, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

2-я Луговая, 22 к1, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Олимпийская , 31, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Авторемонтная, 49, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Минская, 11, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Тульская, 7, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Пожарных и спасателей, 5 к1, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Ватутина, 12/1, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Федюнинского, 60, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Широтная, 193, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 6 октября при заказе сегодня

Моторостроителей, 5, Тюмень

8:00 – 21:03

Привезем 7 октября при заказе сегодня

Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления: таблица

Содержание статьи

• Общие параметры современных отопительных приборов
• Какие критерии необходимо учитывать при выборе
• Как рассчитать систему отопления для определенного объекта недвижимости

Если правильно выбрать тип отопительного прибора, то его последующее использование не вызовет никаких существенных затруднений. Рассмотрим, какие параметры радиаторов действительно являются значимыми и что надо сделать, чтобы самостоятельно правильно произвести оснащение помещения выбранным оборудованием.

Общие параметры современных отопительных приборов

Читайте также: Расчет стального радиатора.

Вначале определим изделия, которые войдут в список для сравнительного анализа:

• Стальные радиаторы в виде наборов пластин сегодня применяются редко. Они не устраивают современных потребителей по эстетическим и техническим параметрам. Поэтому их мы изучать в данной статье не станем.  
• Чугунные приборы, несмотря на солидный возраст такого конструкторского решения, высоко ценятся потребителями за надежность и долговечность. Некоторые новые модели таких изделий создаются с использованием элементов технологии художественного литья. Их не надо прятать за специальными декоративными экранами, так как они способны быть настоящими украшениями разных по стилю интерьеров.      
• Алюминиевые радиаторы – самый массовый вид техники для отопления. Их необходимо изучить обязательно.  
• Биметаллические приборы появились на рынке сравнительно недавно, но их популярность постепенно растет. В них гармонично использованы полезные свойства двух разных материалов.

Читайте также: Чугунные радиаторы вес 1 секции.

Следующая таблица содержит в себе основные параметры по отобранным видам радиаторов. Их объединяет то, что все они состоят из отдельных частей. Такая особенность позволяет создавать такой радиатор, мощность которого в точности будут соответствовать требованиям пользователя.

Следующие данные сгруппированы для изделий с разными расстояниями между осями секций (350 и 500 мм). Это сделано для того, чтобы сравнение было объективным.  

Параметр/ вид прибора отопления	Чугунные		Биметаллические		Алюминиевые
	350	500	350	500	350	500
Тепловая отдача (мощность), Вт (значение для одной секции радиатора)	130-140	160	135	205	138-140	180
Давление рабочее/максимально допустимое, Бар	9/15	9/15	20/30	20/30	20/30	20/30
Объем в литрах одной секции	1,11	1,5	0,17-0,18	0,2-0,21	0,19	0,28
Масса одной секции,  кг	5,5	7,2	1,4	1,9	1,2	1,46

Какие критерии необходимо учитывать при выборе

Если использовать приведенные выше данные, то можно сделать вывод о наибольшей эффективности радиаторов, созданных из двух металлов. В них мощность единичной секции самая большая. Внутренний каркас, набор труб изготовлен из прочной стали. Внешняя оболочка – из легкого, хорошо проводящего тепло алюминия. Эти изделия действительно хороши. Их вполне можно использовать, как в городских многоэтажках, таки и в частных коттеджах. Но следует учитывать, что усложнение конструкции заставляет выбирать тщательно производителя, способного обеспечить безупречное качество. Такая продукция от известного бренда будет стоить дороже. Коррозийная устойчивость таких приборов определяется экспертами, как не высокая. Именно поэтому рекомендуется не удалять теплоноситель из них на длительное время.

Алюминиевые секции лишь немного уступают биметаллическим аналогам. Они стоят дешевле. Их легкий вес облегчает перевозку, монтаж, выполнение иных операций. Главными недостатками являются:

• низкая стойкость к кислотным растворам;
• возникновение электрохимической разрушительной коррозии при контакте с другими металлами;
• сравнительно быстрое образование газов внутри и необходимость регулярного удаления воздуха из системы.

Чугунные радиаторы менее иных чувствительны к качеству теплоносителя, его загрязненности механическими примесями. Их можно комбинировать с любыми трубами системы отопления  без ограничений. Ограничениями для использования являются следующие факторы:

• высокая инерционность;
• крупный вес;
• низкая сопротивляемость гидравлическим ударам;
• сравнительно большой объем.

Как рассчитать систему отопления для определенного объекта недвижимости

Когда учтены все индивидуальные особенности, предстоит правильно рассчитать количество секций, которое необходимо для обогрева определенного помещения. Для этого можно использовать расчет, в котором на 1 куб. м. жилого помещения будет достаточно 40 Вт тепловой мощности (для южной стороны зданий можно уменьшить это значение на 4-6 Вт). 

Этот параметр будет точен, если изоляция стен, пола и потолка  соответствует современным требованиям. Разумеется, понадобится устранить щели и другие дефекты в оконных и дверных блоках. В кухне и других комнатах, где предполагается частое проветривание  надо сделать небольшой запас количества секций (увеличить  мощность на 15-20%).

Для более точного расчета надо учитывать специальные поправочные коэффициенты, которые приводят производители радиаторов отопления в технической документации. Дело в том, что указанные выше цифры справедливы для случая, когда теплоноситель в подающей магистрали имеет температуру +105°С, а в «обратке» – ровно  +70°С. Такие значения при наличии индивидуального газового котла не используются. Более того, следует учитывать температуру окружающей среды.

Действительная теплоотдача алюминиевых и биметаллических радиаторов (мощность секции) может отличаться на десятки процентов в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Именно поэтому, даже при расчете системы отопления с поправочными коэффициентами, практики-специалисты советуют увеличить полученное значение на 10-15%.

Не трудно сделать общий вывод о том, что для правильного выбора радиатора придется в каждом конкретном случае учитывать имеющиеся особенности объекта недвижимости, соответствующей инженерной системы. Так, например, высокая инерционность чугунного изделия может быть полезной. При отключении она гораздо дольше сохранит тепло по сравнению с иными батареями. Но такое изделие обладает слишком большим весом. Его трудно будет монтировать на стенах из газосиликатных блоков, в каркасных зданиях.

Мощность секции – важный, но не определяющий параметр. Для точного определения с покупкой радиатора необходимо внимательно изучать все упомянутые выше факторы.          

Читайте также

• Сравнение чугунных и биметаллических радиаторов отопления
• Как зашить батарею гипсокартоном
• Как разобрать чугунный радиатор отопления
• Расчет мощности одной секции стального радиатора

Сравнение теплоотдачи радиаторов | Lammin

Теплоотдача радиаторов — показатель, который определяет эффективность системы обогрева жилых, производственных и офисных помещений. Она зависит от многих факторов и является важным критерием при выборе батарей.

Зависимость теплоотдачи от различных факторов

Теплоотдача или тепловая мощность отражает количество тепла, которое передается отопительным прибором в единицу времени. Она влияет на микроклимат в помещении и обеспечивает создание комфортных условий.

Первичные факторы

Величина тепловой мощности одной секции батареи указывается в технической документации, прилагаемой производителями оборудования для водяной системы отопления. Она зависит от следующих факторов:

• Материала изготовления. Каждый металл имеет определенный коэффициент теплопроводности, влияющий на теплоотдачу. Самыми высокими показателями отличаются медь и серебро, но их не используют для производства батарей из-за значительной стоимости.
• Температуры теплоносителя, циркулирующего в сети обогрева. Чем она выше, тем больше тепла отдает прибор отопления.
• Площади теплообмена. Ее величина определяется особенностями конструкции радиаторов, количеством секций и габаритными размерами.

Чтобы повысить эффективность функционирования сети обогрева, можно остановить свой выбор на радиаторах из металла, который имеет более высокую теплопроводность. Среди материалов, используемых для массового производства батарей, таким является алюминий. Еще один способ ускорить нагрев воздуха в помещениях до комфортных показателей — увеличить температуру теплоносителя. Его можно использовать в автономных сетях частных домов, учитывая при этом технические характеристики радиаторов и условия эксплуатации.

Подбирая изделия по площади теплообмена, следует отдавать предпочтение моделям с большим межосевым расстоянием и с ребристой поверхностью, которая значительно повышает эффективность обогрева.

Вторичные факторы

На уровень тепловой мощности приборов отопления и скорость нагрева помещений влияют и другие факторы, среди которых:

• месторасположение;
• способ подключения;
• цветовое решение и вид покрытия батарей;
• климатическая зона.

Поскольку на окна может приходиться до 26% от общих потерь тепла, то самый оптимальный вариант размещения радиаторов — под ними. Такое расположение отопительных приборов способствует созданию тепловой завесы и позволяет уменьшить утечку тепла из помещения. Использование декоративных экранов, закрывающих батареи, снижает их эффективность на 5-7% при наличии снизу пространства для доступа воздуха, и на 20% — при его отсутствии.

В целом общая тепловая мощность приборов отопления, установленных в помещении, должна быть больше потерь тепла примерно на 10-20%. В этом случае обеспечивается поддержание в комнатах комфортной температуры без лишних затрат.

Способ подключения радиаторов определяется их типом. Наиболее эффективными считаются модели с боковым односторонним и диагональным подключением. Первый вариант востребован, если количество секций не превышает 12, а второй целесообразно использовать при подсоединении более габаритных батарей. Изменение способа подключения, как и повышение температуры теплоносителя или увеличение габаритных размеров помогает повысить уровень теплоотдачи. Прежде чем воспользоваться одним из этих методов, следует произвести перерасчет мощности.

Эффективность обогрева системы также зависит от наличия пыли на поверхности, циркуляции воздуха в помещении и способа отделки стены. Чем больше отражающие свойства поверхности, тем лучше теплоотдача.

Сравнение теплоотдачи

При выборе радиаторов по материалу изготовления недостаточно оценивать их возможности по величине теплоотдачи. Сравнение приборов нужно проводить, учитывая особенности отопительной сети и ее основные технические параметры.

Стальные

У стальных батарей наименьший показатель тепловой мощности среди аналогичных изделий из других металлов. Это обусловлено низким коэффициентом теплопроводности, которым отличается конструкционная сталь. Кроме того, панельные приборы отопления имеют небольшую площадь теплообмена, которую нельзя увеличить путем добавления секций. Такой вариант изменения габаритных размеров можно использовать только для секционных моделей из стали. Для них также характерно следующее:

• чувствительность к составу теплоносителя и склонность к заиливанию при использовании загрязненной воды;
• низкая стойкость к гидравлическим ударам;
• образование коррозии при сливе рабочей среды.

Стальные приборы отопления целесообразно применять при обустройстве автономной сети отопления.

Чугунные

Коэффициент теплопроводности чугуна составляет 50-56 Вт/(м*К), поэтому приборы из этого металла отличаются большей эффективностью обогрева, чем стальные аналоги. Затрудняет передачу тепла и повышенная толщина стенок. Мощность моделей старого образца составляла 60-80 Вт, а у новых изделий она варьируется в пределах 140-160 Вт. Передача тепла в основном осуществляется путем излучения, а на конвекцию приходится не более 20%. Чугунные модели отличаются большим весом и хрупкостью, которая приводит к разрушению изделий под воздействием гидравлических ударов. Они медленно нагреваются и также остывают. Радиаторы из чугуна не чувствительны к качеству теплоносителя, способны выдерживать до 9 атм и востребованы в автономных системах отопления частных домов и загородных коттеджей.

Алюминиевые

Самая лучшая теплопроводность у алюминия: она составляет 230 Вт/(м*К). Поэтому по теплоотдаче алюминиевые батареи превосходят аналогичные свойства приборов отопления, выпускаемых из других материалов. Максимальная эффективность обогрева достигается благодаря особым свойствам металла и значительной полезной площади, увеличенной за счет оребрения поверхности. Передача тепла осуществляется путем конвекции и излучения.

Выбирая алюминиевые приборы отопления, нужно учитывать следующие недостатки изделий:

• склонность к появлению коррозии из-за электрохимических процессов, причиной которых является низкое качество теплоносителя;
• неспособность выдерживать гидравлические удары и рабочее давление выше 9 атм.

Их используют при прокладке автономных сетей для малоэтажных домов. Батареи из алюминия отличаются малым весом и предоставляют возможность подобрать модель с нужным количеством секций.

Биметаллические

Биметаллические приборы отопления представляют собой конструкцию, для изготовления которой служат два металла. В результате получают изделия, которые почти не уступают по уровню теплоотдачи аналогам из алюминия. Причина снижения эффективности заключается в особой конструкции. Сердечник производят из конструкционной стали, поэтому он отличается сравнительно небольшой теплопроводностью. Однако стальной элемент быстро нагревает алюминиевые панели, что обеспечивает интенсивное распространение тепла и высокую теплоотдачу. К другим преимуществам биметаллических радиаторов относятся:

• устойчивость к появлению ржавчины и низкая чувствительность к качеству теплоносителя;
• высокое рабочее давление, достигающее не менее 20-35 атм;
• способность сохранять свои параметры при возникновении гидравлических ударов в сети;
• простая форма, благодаря которой значительно упрощаются уход и обслуживание.

Биметаллические изделия можно устанавливать в автономных системах частных домов, но наиболее эффективно их использование в центральных сетях многоквартирных зданий. Сравнение радиаторов на примере продукции Lammin представлено в таблице.

Сравнение приборов отопления с межосевым расстоянием 350 мм

Вид батарей	Теплоотдача секции, Вт	Максимально допустимая температура, °C
Биметаллические Eco	110	110
Алюминиевые Eco	115	110
Биметаллические Premium	130	110
Алюминиевые Premium	135	110

Подбор радиаторов по тепловой мощности

После сравнения теплопередачи разных типов батарей и оценки условий эксплуатации изделий подбирают оптимальный вариант. Однако в техническом паспорте приборов отопления этот параметр указывается по отношению к одной секции или к их общему количеству. Чтобы выбрать радиатор, который оптимально подойдет для помещения по габаритным размерам, нужно провести предварительный расчет. Для этого нужно воспользоваться формулой, позволяющей определить нужное количество секций с учетом обогреваемой площади помещения и величины теплоотдачи одной секции.

Особенности радиаторов Lammin

Приборы отопления, выпускаемые компанией Lammin, представлены алюминиевыми и биметаллическими моделями двух серий — Eco и Premium. Для них характерен высокий показатель тепловой мощности, который достигается:

• в изделиях из алюминия благодаря использованию уникального сплава, содержащего помимо основного металла добавки в виде цинка, железа и кремния;
• в биметаллических моделях за счет особой конструкции, состоящей из стальных труб и алюминиевого корпуса с высоким коэффициентом теплопроводности.

Среди других преимуществ радиаторов Lammin можно выделить надежную защиту внутренней поверхности в виде прочного и гладкого слоя, препятствующего оседанию частиц. Их окрашивают методом двухступенчатой окраски, что позволяет сохранить привлекательный вид на протяжении длительного времени.

Показатели теплоотдачи и другие характеристики радиаторов Lammin с разным межосевым расстоянием приведены в таблице.

Тип батарей	Межосевое расстояние, мм	Показатель теплоотдачи 1 секции, Вт	Рабочая температура, °C
Биметаллические Premium	350	130	110
Биметаллические Premium	500	153	110
Алюминиевые Premium	350	135	110
Алюминиевые Premium	500	165	110
Биметаллические Eco	350	110	110
Биметаллические Eco	500	139	110
Алюминиевые Eco	200	115	110
Алюминиевые Eco	350	115	110
Алюминиевые Eco	500	133	110

Теплоотдача стали и алюминия

Содержание

1. Сколько нужно тепла для отопления?
2. Теплоотдача – ключевой показатель эффективности
3. Сравнение показателей: анализ и таблица
4. Факторы, которые влияют на показатели
5. Материал изготовления
6. Размещение радиаторов
7. Как улучшить теплоотдачу
8. Что представляет собой биметаллический радиатор
9. Насколько выгоден биметаллический радиатор
10. От чего зависит теплоотдача радиатора
11. Оптимальные условия эксплуатации для обогревателей из биметалла
12. Заключение

Какой же все таки поставить радиатор? Я думаю каждый из нас задавался таким же вопросом придя на рынок или в магазин запчастей, осматривая огромный выбор радиаторов на любой вкус, удовлетворяющий даже самого извращенного привереды. Хочешь двух рядный, трех рядный, побольше, поменьше, с крупной секцией с мелкой, алюминиевый, медный. Вот именно из какого металла изготовлен радиатор и пойдет речь.

Одни считают, что медь. Это своеобразные староверы, так бы назвали их в XVII веке. Да, если взять не новые автомобили XX века, то тогда повсеместно устанавливались медные радиаторы. Не зависимо от марки и модели, была ли это бюджетная микролитражка или тяжеловесный многотонный грузовик. Но есть и другая армия автовладельцев утверждая что радиаторы изготовленные из алюминия лучше медных. Потому как их устанавливают на новые современные автомобили, на сверхмощные двигатели требующие качественного охлаждения.

И что самое интересное они все правы. И у тех и у других есть свои плюсы и естественно минусы. А теперь небольшой урок физики. Самым отличным показателем, на мой взгляд, являются цифры, а именно коэффициент теплопроводности. Если сказать по простому то это способность вещества передавать тепловую энергию от одного вещества другому. Т.е. у нас имеется ОЖ, радиатор из N-ного металла и окружающая среда. Теоретически чем выше коэффициент тем быстрее радиатор будет забирать тепловую энергию у ОЖ и быстрее отдавать в окружающую среду.

Итак, теплопроводность меди составляет 401 Вт/(м*К), а алюминия — от 202 до 236 Вт/(м*К). Но это в идеальных условиях. Казалось бы медь выиграла в данном споре, да это “+1” за медные радиаторы. Теперь кроме всего необходимо рассмотреть собственно конструкцию самих радиаторов.

Медные трубки в основе радиатора, так же медные ленты воздушного радиатора для передачи полученного тепла в окружающую среду. Крупные ячейки сот радиатора позволяют снизить потери скорости воздушного потока и позволяют прокачать большой объем воздуха за единицу времени. Слишком малая концентрация ленточной части радиатора снижает эффективность теплопередачи и увеличивает концентрацию и силу локального нагрева радиатора.

Я нашел два вида радиаторов в основе которых лежат алюминиевые и стальные трубки. Вот еще не маловажная часть, т.к. коэффициент теплопроводности стали очень мал по сравнению с алюминием, всего лишь 47 Вт/(м*К). И собственно только из-за высокой разности показателей, уже не стоит устанавливать алюминиевые радиаторы со стальными трубками. Хотя они прочнее чистокровных алюмишек и снижают риски протечки от высокого давления, например при заклинившем клапане в крышке расширительного бачка. Высокая концентрация алюминиевых пластин на трубках увеличивает площадь радиатора обдуваемого воздухом тем самым увеличивая его эффективность, но при этом увеличивается сопротивление воздушного потока и снижается объем прокачиваемого воздуха.

Ценовая политика же на рынке сложилась таким образом что медные радиаторы значительно дороже алюминиевых. Из общей картины можно сделать вывод что и те и другие радиаторы по своему хороши. Какой же все таки выбрать? Этот вопрос остается за вами.

Основными критериями выбора приборов для обогрева жилья является его теплоотдача.

Это коэффициент, определяющий количество выделенного тепла устройством.

Иными словами, чем выше теплоотдача, тем быстрее и качественнее будет осуществляться прогрев дома.

Сколько нужно тепла для отопления?

Для точного расчета необходимого количества тепла для помещения следует учитывать множество факторов: климатические особенности местности, кубатуру здания, возможные теплопотери жилья (количество окон и дверей, строительный материал, наличие утеплителя и др.). Данная система вычислений достаточно трудоемкая и применяется в редких случаях.

В основном, расчет тепла определяется на основании установленных ориентировочных коэффициентов: для помещения с потолками не выше 3 метров, на 10 м 2 требуется 1 Квт тепловой энергии. Для северных регионов показатель увеличивается до 1,3 Квт.

Теплоотдача – ключевой показатель эффективности

Коэффициент теплоотдачи радиаторов – это показатель его мощности. Он определяет количество выделенного тепла за определенный промежуток времени. На мощность конвектора влияют: физические свойства прибора, его тип подключения, температура и скорость теплоносителя.

Мощность конвектора, указанная в его техпаспорте, обусловлена физическими свойствами материала, из которого изготовлен прибор, и зависит от его межосевого расстояния. Чтобы рассчитать необходимое количество секций радиатора для помещения, понадобится площадь жилья и коэффициент теплового потока прибора.

Вычисления производятся по формуле:

Количество секций = S/ 10 * коэффициент энергии (K) / величина теплового потока (Q)

Пример: Необходимо рассчитать количество секций алюминиевой батареи (Q = 0,18) для помещения, площадью 50 м 2 .

Расчет: 50 / 10 * 1 / 0,18 = 27,7. То есть, для обогрева помещения понадобится 28 секций. Для монолитных приборов, за место Q, ставим коэффициент теплоотдачи радиатора и в результате получаем необходимое количество батарей.

Если конвекторы будут установлены рядом с источниками, влияющими на теплопотери (окна, двери), то коэффициент энергии берется из расчета — 1. 3.

Для отопления используются радиаторы: стальные, алюминиевые, медные, чугунные, биметаллические (сталь + алюминий), и все они имеют разную величину теплового потока, обусловленную свойствами металла.

Схемы подключения радиаторов для частного дома, как выбрать лучший вариант, читайте здесь.

Как выбрать хороший масляный радиатор для дома: советы, рекомендации, польза и вред.

Сравнение показателей: анализ и таблица

Помимо материала, из которого изготовлен прибор, на коэффициент мощности влияет межосевое расстояние – высота между осями верхнего и нижнего выходов. Также существенное влияние на КПД оказывает величина теплопроводности.

Тип радиатора	Межосевое расстояние (мм)	Теплоотдача (КВт)	Температура теплоносителя ( 0 С)
Алюминиевые	350	0,139	130
	500	0,183
Стальные	500	0,150	120
Биметаллические	350	0,136	135
	500	0,2
Чугунные	300	0,14	130
	500	0,16
Медные	500	0,38	150

Факторы, которые влияют на показатели

Материал изготовления

На эффективность КПД влияет правильный монтаж теплоприборов:

• Оптимальное расстояние между полом и батареей – 70-120 мм, между подоконником – не менее 80 мм.
• Обязательно предусматривается установка воздуховыпускника (крана Маевского).
• Горизонтальное положение теплоприбора.

Радиаторы с лучшей теплоотдачей:

Материал	Модель, производитель	Номинальный тепловой поток (КВт)	Стоимость за секцию (руб)
Алюминий	Royal Thermo Indigo 500	0,195	700,00
	Rifar Alum 500	0,183	700,00
	Elsotherm AL N 500х85	0,181	500,00
Чугун	STI Нова 500 (секционного типа)	0,120	750,00
Биметалл	Rifar Base Ventil 500	0,204	1100,00
	Royal Thermo PianoForte 500	0,185	1500,00
	Sira RS Bimetal 500	0,201	1000,00
Сталь	Kermi FTV(FKV) 22 500	2,123 (панель)	8200,00 (панель)

Какие лучше выбрать биметаллические радиаторы, читайте в нашей статье.

Размещение радиаторов

Выделяют следующие типы подключения:

1. Диагональное. Подающая труба монтируется к конвектору слева сверху, а выводящая снизу справа.
2. Боковое (одностороннее). Подающая и обратная труба крепятся к теплоприбору с одной стороны.
3. Нижнее. Обе трубы подводятся к батарее снизу, с противоположных сторон.
4. Верхнее. Трубы монтируются к верхним выходам теплоприбора, с обеих сторон.

Если секций одного радиатора более 15, то данная схема будет неэффективной, так как дальняя боковая сторона не будет прогреваться в данной мере.

Как улучшить теплоотдачу

Указанный коэффициент мощности конвектора в его техпаспорте, имеет место быть, практически при идеальных условиях. На деле, величина теплового потока несколько снижена,и это обусловлено большими теплопотерями.

В первую очередь, для повышения коэффициента необходимо уменьшить потерю тепла – провести работы по утеплению дома, особое внимание, уделив крыше, так как через нее уходит около 70% теплого воздуха и оконным и дверным проемам.

На стену за теплоприбором целесообразно установить отражающий материал, чтобы направить всю полезную энергию внутрь помещения.

При монтаже теплопровода, следует отдать предпочтение металлическим трубам, так как они также осуществляют теплообмен, соответственно КПД значительно увеличивается.

На основе заявленной мощности радиатора производителем, можно сделать вывод, что биметаллические теплоприборы превосходят алюминиевые.

Однако, на практике больше тепла отдают приборы из алюминия, так как сталь, входящая в состав биметаллических конвекторов обладает высокой теплопроводностью, а значит остывает за более короткий промежуток времени.

О том, что биметаллические радиаторы отопления являются наиболее дорогими из всех возможных конструкций водяных обогревателей, в том числе алюминиевых, стальных и чугунных, знают не понаслышке все, кому доводилось заниматься ремонтом и заменой домашних батарей. В качестве подтверждения высокой эффективности биметалла обычно приводят условную таблицу теплоотдачи биметаллических радиаторов отопления со ссылками на теплопроводность металлов, и даже на практические измерения температуры воздуха в комнате. Так ли эффективно устройство биметаллического радиатора?

Что представляет собой биметаллический радиатор

По сути, биметаллический обогреватель представляет собой смешанную конструкцию, воплотившую преимущества стальных и алюминиевых систем отопления. Устройство радиатора основывается на следующих элементах:

• Обогреватель состоит из двух корпусов – внутреннего стального и наружного алюминиевого;
• За счет внутренней оболочки из стали биметаллический корпус не боится агрессивной горячей воды, выдерживает высокое давление и обеспечивает высокую прочность соединения отдельных секций радиатора в одну батарею;
• Алюминиевый корпус лучше всего передает и рассеивает поток тепла в воздухе, не боится коррозии наружной поверхности.

В качестве подтверждения высокой теплоотдачи биметаллического корпуса можно использовать сравнительную таблицу. Среди ближайших конкурентов – радиаторов из чугуна ЧГ, стали ТС, алюминия АА и АЛ, биметаллический радиатор БМ обладает одним из наилучших показателей теплоотдачи, высоким рабочим давлением и коррозионной стойкостью.

В реальности дела обстоят еще хуже, большинство производителей указывает величину теплоотдачи в виде значения тепловой мощности в час для одной секции. То есть, на упаковке может быть указано, что теплоотдача биметаллической секции радиатора составляет 200 Вт.

Делается это вынужденно, данные приводят не к единице площади или перепаду температур в один градус, для того чтобы упростить восприятие покупателем конкретных технических характеристик теплоотдачи радиатора, одновременно сделав маленькую рекламу.

Насколько выгоден биметаллический радиатор

Нередко для подтверждения высокой теплоотдачи биметаллических радиаторов приводят табличные сведения, приведенные ниже.

Такого рода сведения нередко используются магазинами и рекламой в качестве достоверных данных о теплоотдаче различных систем водяного отопления. О том, что теплоотдача биметаллической секции выше стальной или чугунной конструкции, хорошо известно и без справочных данных, остается только проверить, насколько радиатор из биметалла лучше алюминия. Неужели разница может достигать почти 40%?

Ниже в таблице приведены данные о теплоотдаче на основании практических измерений приборов конкретных моделей радиаторов, в том числе биметаллических, алюминиевых и чугунных систем.

Как видно из таблицы, теплоотдача между самыми крайними позициями радиаторов одного производителя, например, алюминиевого Rifar Alum -183 Вт/м∙К и биметаллического Rifar Base — 204 Вт/м∙К, составляет не более 10%, в остальных случаях разница еще меньше.

От чего зависит теплоотдача радиатора

Прежде чем попытаться оценить и сравнить реальную эффективность биметаллических радиаторов, стоит напомнить, от чего зависит тепловая мощность конкретной отопительной системы:

• Тепловой напор радиатора. Чем выше разница между средней температурой поверхности радиатора и температурой воздуха, тем интенсивнее тепловой поток, передающийся в воздух помещения;
• Теплопроводностью материала радиатора. Чем выше теплопроводность, тем меньше разница между температурой теплоносителя и наружной стенкой радиатора;
• Размерами корпуса;
• Температурой и давлением теплоносителя.

Первый критерий – тепловой напор, рассчитывается, как разность между полусуммой (Т_вх+Т_вых)/2 и температурой воздуха в помещении, Т_вх и Т_вых – температуры воды на входе и выходе из радиатора. Существует даже поправочный коэффициент, уточняющий теплоотдачу радиатора при расчете мощности системы отопления для комнаты.

Таблица поправочного коэффициента говорит, что заявленные в паспорте величины теплоотдачи биметаллического обогревателя, равно как и алюминиевого, будут соответствовать действительности только в течение первого часа работы отопления, К=1 при перепаде температуры в 70 о С, что возможно только в холодном помещении. Теплоноситель редко нагревают выше 85 о С, значит, максимальную теплоотдачу можно получить только при температуре воздуха в комнате Т=15 о С, либо при использовании специальных видов теплоносителя.

Второй критерий — теплопроводность материала радиаторной стенки. Здесь радиатор из биметалла проигрывает алюминиевому варианту. Устройство биметаллической секции отопления, приведенной на схеме, показывает, что стенка обогревателя состоит из двух слоев — стали и алюминия.

Даже при одинаковой толщине стенки биметаллический корпус в одинаковых условиях не может иметь теплоотдачу выше, чем изготовленный из алюминия.

Размеры обоих типов теплообменников примерно одинаковы и рассчитаны на установку в пространстве под подоконником. Стоит отметить, что конструкция корпусов из биметалла и алюминия имеет значительно большую площадь поверхности, чем у чугунной или стальной модели. Поэтому величина теплоотдачи может отличаться сильнее, чем простой расчет на основании теплотехнических свойств металлов – теплопроводности и теплоемкости.

Остается разобраться с температурой и давлением теплоносителя.

Оптимальные условия эксплуатации для обогревателей из биметалла

Устройство и схемы биметаллических и алюминиевых систем во многом похожи. Внутри корпуса секции изготовлен главный канал, по которому движется разогретый теплоноситель. Форма и размеры канала соответствуют сечению подводящей трубы, а значит, жидкость не испытывает дополнительных завихрений и локальных мест перегрева.

Если посмотреть на данные в таблице, то становится ясно, что оба типа радиаторных конструкций проектируются в расчете на высокое давление и, главное, — высокую температуру теплоносителя. В этом случае преимущества теплообменника из биметалла очевидны. Во-первых, увеличивается разность температур, вместо стандартных 70 о С значение теплового напора может легко достигать 100 о С. Например, давление и температура теплоносителя на входе систему отопления высотного дома составляет 15-18 Бар и 105-110 о С, а для паровых систем и 120 о С. Соответственно, поправочный коэффициент эффективности теплоотдачи возрастает до 1,1-1,2, а это почти 20%.

Во-вторых, чем выше давление теплоносителя, тем выше коэффициент теплопередачи и теплоотдачи от жидкости к металлу. Значение теплоотдачи за счет повышения давления может возрастать на 5-7%. В итоге, суммируя все условия, может оказаться, что обогреватель из биметалла идеально подходит для отопления высотных зданий.

Несмотря на то, что производители дают примерно одинаковый срок службы для обоих типов теплообменников, на практике при повышенном давлении и температуре отопления способен работать длительное время только биметалл. Горячая вода даже при наличии присадок и защитного покрытия действует на алюминий разрушительно. Другое дело — сталь с легирующими добавками марганца и никеля, ее срок службы может составлять до 15лет.

Заключение

Высокую теплоотдачу на биметаллическом нагревателе можно получить не только при высоком давлении. Для обоих типов радиаторов, даже для чугунных и стальных конструкций, можно увеличить теплоотдачу минимум на 20%, если использовать в домашних котельных в качестве теплоносителя не воду, а специальные типы тосола или антифриза. Давление не изменится, так и останется 3-4 атм., а температура на выходе из котла увеличится почти до 95-97 о С, что даст прибавку в теплоотдаче на 15-20%. Кроме того, тосол обеспечит хорошую сохранность алюминиевых, чугунных, стальных труб и теплообменников.

Основное внимание уделяется анализу, проектированию и оптимизации радиаторов

30

августа

Радиатор — это деталь, которая отводит тепло от компонента, вырабатывающего тепло, на большую площадь поверхности для рассеивания тепла в окружающую среду, тем самым снижая температуру компонента. Основываясь на этом определении, в качестве радиатора можно использовать что угодно, от прямоугольного металлического листа до сложного ребристого медного или алюминиевого профиля. В ситуациях, когда имеется достаточно места и/или тепло, рассеиваемое компонентом, мало, в качестве эффективного теплоотвода можно использовать алюминиевую или медную пластину. Радиатор может быть простой пластиной или металлической стенкой корпуса, в котором находится компонент, как показано на рис. 1.

Рисунок 1. Размеры плоского радиатора

Для оценки размеров плоского радиатора необходимо определить путь потока тепла в окружающую среду и величину, с которой этот путь сопротивляется потоку тепла. Схема теплового сопротивления, показанная на рисунке 2, будет использоваться для представления пути теплового потока. Рассмотрим каждый из элементов теплового сопротивления:

Рисунок 2. Схема теплового сопротивления плоского радиатора

Сопротивление перехода к корпусу
Тепловое сопротивление перехода к корпусу (R _th-jc ) — это тепловое сопротивление от рабочей части полупроводникового прибора до внешней поверхности корпуса (корпуса), где будет находиться теплоотвод. прикрепил. Считается, что температура корпуса постоянна по всей поверхности крепления. R _th-jc — это измеренное значение, обычно предоставляемое производителями устройств и указанное в паспорте устройства.

Контактное и тепловое сопротивление интерфейса
Тепловое контактное сопротивление (R _cont ) — это тепловое сопротивление между корпусом и радиатором. Из-за дефектов поверхности корпуса и радиатора фактическая площадь контакта меньше кажущейся площади контакта, как показано на рис. 3. Для расчета R _cont были предложены математические модели, основанные на контактном давлении, поверхности материала. шероховатость и твердость материала. Эти модели могут быть довольно сложными, и получить информацию о поверхности и твердости материала может быть сложно. Обычно 9 рэндов0018 cont определяется на основе экспериментальных данных и прошлого опыта.

Для снижения влияния R _cont используются интерфейсные материалы, заполняющие зазоры между корпусом и радиатором. Эти материалы выпускаются в виде специальных термопаст, наполнителей, термопрокладок с фазовым переходом и термолент. Теплопроводность этих материалов находится в диапазоне от 0,5 Вт/м-К до 4 Вт/м-К. С зазором между двумя сопрягаемыми поверхностями, заполненными материалом теплового интерфейса, тепловое сопротивление поперек корпуса и радиатора теперь является функцией толщины материала интерфейса, теплопроводности и площади поверхности, определяемой уравнением 1. 9.0003

1
где:
— толщина материала теплового интерфейса
— теплопроводность материала теплового интерфейса
— кажущаяся площадь контакта корпуса

Обратите внимание, что для многих материалов теплового интерфейса теплопроводность зависит от давления зажима. Производитель обычно предоставляет эти данные в листах спецификаций продукта.

Рис. 3. Сопротивления контакта, интерфейса и соединения с корпусом

Сопротивление тепловому распространению
Сопротивление тепловому распространению (R _sp ) является результатом теплопередачи за счет теплопроводности между контактной поверхностью корпуса на поверхности плоской пластины и большей площадью рассеивающей тепло поверхности плоской пластины. . Уравнения в замкнутой форме для R _sp были разработаны Ли и др. [1]. Эти уравнения дают очень близкое приближение к точному решению, которое не будет здесь обсуждаться из-за сложности необходимых вычислений.

Первым шагом в использовании уравнений Ли является преобразование размеров двух взаимодействующих прямоугольных поверхностей в эквивалентные радиусы с использованием уравнений 2 и 3. Затем

2

3

R _sp можно рассчитать с помощью следующих уравнений:

4

5

6

где:
эффективный коэффициент конвекции плоской пластины

См. уравнение 18 для расчета h _eff .

– теплопроводность плоской пластины

7

8

9

10

Тепловое сопротивление конвекции
Тепловое сопротивление конвекции влияет на то, насколько хорошо тепло отводится от поверхности пластины посредством движения воздуха. Безразмерное число Нуссельта [2] для нагретой вертикальной плоской пластины, подвергающейся естественной конвекции, определяется уравнением 11. Число Нуссельта является безразмерной переменной, используемой в расчетах конвекции.

11

где:

12

— коэффициент теплового расширения (1/T _avg ) в единицах К ^-1

— температура поверхности пластины

— температура окружающего воздуха

ускорение свободного падения

3

2 – кинематическая вязкость воздуха, оцененная при T

_avg

– температуропроводность воздуха, оцененная при T _avg

. Средний коэффициент конвекции рассчитывается по уравнению 14. Термическое сопротивление конвекции R _conv является функцией площади поверхности пластины A _p и среднего коэффициента конвекции и рассчитывается по уравнению 15. Обратите внимание, что площадь поверхности пластины не включает площадь, полученную в результате толщины пластины, поскольку считается, что она намного меньше, чем области передней и задней поверхности.

14

где:

– теплопроводность воздуха, оцененная в T _{ср.0016 Термическое сопротивление за счет излучения определяется уравнением 16.}

16

где:

15

коэффициент излучения поверхности плоской пластины

( постоянная Стефана-Больцмана) 3

30 предполагалось, что пластина излучает тепло на гораздо большую окружающую поверхность, поскольку такое окружение можно считать идеальным излучателем или черным телом. В определенных ситуациях температура окружающей поверхности может отличаться от температуры окружающего воздуха. В этих случаях Т _mb следует заменить температурой окружающей поверхности в уравнении 15.

Эффективный коэффициент конвекции h _eff , используемый для расчета сопротивления тепловому распространению, определяется уравнением 18.

18

Значения R _rad , R _conv и R _sp не могут быть решены напрямую, так как они являются функциями T _s температуры поверхности пластины. Предполагая, что все тепло, выделяемое источником тепла, рассеивается плоской пластиной, уравнение, определяющее этот энергетический баланс, определяется уравнением 19..

19

где:
— тепло, выделяемое источником тепла

T _s можно рассчитать с помощью числового решателя, доступного в большинстве математических программ, или функции «Поиск цели» в Excel.

При всех известных тепловых сопротивлениях тепловую цепь, показанную на рис. 2, можно свести к сопротивлению окружающей среды с одним спаем R _j-a , используя уравнение 20.

20

Наконец, используя уравнение 21, температуру перехода или источника тепла можно полученный.

21

Онлайн-калькулятор радиатора, основанный на методологии расчета, описанной в этом блоге, доступен бесплатно. Щелкните следующую ссылку, чтобы получить доступ к калькулятору: Бесплатное онлайн-программное обеспечение для расчета радиатора

Ссылки:
[1] С. Ли, С. Сонг, В. Ау и К.П. Моран, «Модель сопротивления сжатию/расширению для электронных корпусов», в: Труды инженерной конференции ASME/JSME, Vol. 4, 1995

[2] Ф. Инкропера, Д. ДеВитт (1990). Основы тепломассообмена (3-е изд.). Хобокен: Уайли. стр. 542

админ

Лучшие алюминиевые сплавы для теплопередачи

В промышленных процессах теплопередача передает тепло, генерируемое устройством, от этого устройства к текучей среде, такой как воздух или жидкий хладагент. Таким образом, тепло затем рассеивается, что упрощает поддержание оптимального уровня температуры устройства. Этот процесс обычно используется во многих бытовых и промышленных устройствах, включая компьютеры, полупроводники и оптоэлектронику, где рассеивающая способность детали или компонента недостаточна для регулирования тепла сама по себе. Этот процесс также известен как теплоотвод.

Хорошо спроектированный радиатор максимально увеличивает площадь поверхности, соприкасающуюся с окружающей его охлаждающей средой. Важными факторами, влияющими на общую производительность и эффективность радиатора, являются скорость воздуха, используемый материал, конструкция выступа и обработка поверхности.

Наиболее распространенными материалами, используемыми для эффективной теплопередачи, являются медь и алюминий, так как эти металлы являются лучшими проводниками тепла. И хотя медь обладает многими желательными свойствами, такими как термический КПД, универсальность, легкий вес и низкая стоимость алюминия делают его отличным универсальным выбором для приложений теплопередачи.

В каких процессах используется теплообмен?

Промышленные объекты, такие как традиционные электростанции, работающие на ископаемом топливе, и атомные электростанции, химические заводы, опреснительные установки и морские объекты, используют металлические сплавы для теплообменных трубок. Коррозионная стойкость является важным свойством таких объектов, особенно в условиях соленой воды. И медь, и алюминий предлагают сплавы, которые хорошо работают в этих приложениях.

Другим распространенным применением металлических сплавов с хорошей теплопроводностью является посуда, так как вы хотите иметь возможность быстро передавать тепло от плиты к пище внутри. Алюминий является популярным выбором для металлических кастрюль и сковородок благодаря благоприятному сочетанию высокой проводимости и низкой стоимости.

Поскольку алюминий проводит тепло примерно в шесть раз лучше, чем сталь, его более высокая теплопроводность делает его популярным материалом для сварки и ремонта пресс-форм. Алюминиевые сварные швы затвердевают быстрее и обеспечивают лучшую удерживающую сварку. Высокая теплопроводность гарантирует, что тепло, подаваемое на одну часть металла, будет быстро передаваться другим частям, что позволяет металлу сохранять свою стабильность, выдерживая более высокие температуры. Однако, чтобы свести к минимуму любое ухудшение качества, алюминий необходимо сваривать с высокой интенсивностью нагрева с высокой скоростью.

Как упоминалось ранее, одним из конкретных типов теплопередачи является радиатор, в котором тепло, выделяемое электронным или механическим устройством, передается охлаждающему материалу, такому как воздух или жидкость. Компьютеры и другие электронные устройства используют такой теплообмен для охлаждения центральных процессоров и графических процессоров, которые имеют тенденцию генерировать очень высокие температуры, которые могут повредить другие компоненты внутри устройства. Алюминиевые сплавы также широко используются в радиаторах, используемых в мощных лазерах, печатных платах, автомобильном оборудовании, коммуникационных и спутниковых устройствах, аудиоусилителях и осветительном оборудовании.

Зачем использовать алюминиевые сплавы для теплопередачи?

Алюминиевые сплавы, как правило, обладают высокой пластичностью, что позволяет создавать гораздо большее разнообразие конструкций экструзионных профилей алюминиевых радиаторов. Поскольку алюминий является одновременно хорошим проводником тепла и отражателем тепла, он является отличным выбором для систем теплообмена и в качестве теплозащитного экрана. Алюминиевый сплав выпускается в более широком диапазоне сплавов по низкой цене по сравнению с другими металлами. В частности, алюминий можно формовать в виде фольги, ребер или листов, что делает его идеальным для применения в качестве радиатора всех видов.

Механизмы охлаждения часто требуют использования высокопрочных материалов при малом весе. Только алюминий с его усовершенствованиями в области экструзии алюминия предлагает правильную комбинацию по доступной цене. Неоднократно доказано, что алюминий имеет более высокое отношение прочности к весу, чем сталь, латунь или медь. Алюминиевые радиаторы также могут быть электрически заземлены, что является важным фактором во многих отраслях промышленности.

Другим преимуществом алюминия является его низкая температура плавления, что облегчает его экструзию, штамповку или литье, при этом обеспечивая высокий уровень сложности формы, размерных возможностей и других свойств для крупносерийного производства. В частности, литой алюминий может иметь меньшую плотность, но его теплопроводность остается высокой. Хотя экструдированные или отлитые под давлением алюминиевые радиаторы легче обрабатывать из-за содержащихся в них легирующих элементов, эти примеси на самом деле ухудшают тепловые свойства. Вот почему более чистый алюминий, полученный литьем под давлением, обладает большей теплопроводностью.

Какие алюминиевые сплавы лучше всего использовать?

Когда дело доходит до выбора алюминиевого сплава для использования в системах теплопередачи, важно сделать правильный выбор. Состояние сплава также очень важно. Хотя алюминиевый сплав 1050А имеет один из самых высоких показателей теплопроводности, он механически мягкий. Наиболее распространенными алюминиевыми сплавами, используемыми в радиаторах и теплообменниках, являются 6060 (низкое напряжение), 6061 и 6063. производители могут удовлетворить спрос на алюминиевые сплавы с высокой теплопроводностью, которые являются универсальными и экономически эффективными. Мы продаем изделия из сплавов 6061 и 6063 в различных формах и состояниях, включая плоские прутки, листы, пластины и рулоны.

Clinton Aluminium верит в «правильный сплав для правильного применения». Это означает, что мы рассматриваем себя как партнера по техническим ресурсам для наших поставщиков и клиентов. Если вам нужен алюминиевый сплав для вашего применения в области теплопередачи, мы будем работать с вами, чтобы убедиться, что вы найдете именно тот материал, который вам нужен, по оптимальной цене.

Ресурсы: http://www.moldmakingtechnology.com/articles/aluminum-welding

 

Выбор правильного производственного решения для алюминиевого радиатора

 

Несмотря на небольшой размер, радиатор играет очень важную роль в бытовой технике. Например, компьютеры, как правило, выделяют много тепла во время работы. Радиатор в ЦП служит для его охлаждения и тем самым продлевает срок службы компьютера. Мы также можем найти радиатор в трубке телевизора, где блок питания свет. Алюминий — отличный материал для изготовления радиатора. Вот обширное представление о том, как мы в Makingway помогаем вам выбрать правильное производственное решение для алюминиевого радиатора.

Существует множество вариантов материалов для радиатора. Можно сделать его из серебра, алюминия, меди и стали. Различные материалы по-разному влияют на предполагаемый эффект рассеивания тепла радиатора. Серебро оказалось лучшим по результатам анализа теплопроводности. Однако этот материал не является предпочтительным из-за его довольно высокой стоимости. Вторым лучшим вариантом является алюминий, и в итоге он стал нашим любимым материалом. Независимо от стоимости или теплопроводности, он является наиболее инклюзивным материалом. Проще говоря, это дешево и легко.

Алюминиевый радиатор работает по довольно простому механизму. Он имеет большую площадь поверхности и, следовательно, более быстрое рассеивание тепла. Таким образом, он обеспечивает хороший эффект теплопередачи благодаря быстрому поглощению и потере тепла.

Общие варианты изготовления алюминиевого радиатора

Процесс экструзии идеально подходит для массового производства алюминиевого радиатора. Это связано с тем, что требуется мало инвестиций, низкая стоимость производства и короткий цикл разработки. Алюминий 6063 — идеальная марка алюминия для процесса экструзии. Принцип работы заключается в нагреве алюминиевого блока до 520-540 градусов Цельсия под высоким давлением. Затем мы позволяем жидкому расплавленному алюминию течь через пресс-форму с канавками. Это позволяет нам создать зародыш теплоотвода. После этого вырезаем зародыш радиатора, профильную канавку и любую другую обработку, из которой состоит радиатор. К сожалению, изготовление радиатора методом экструзии имеет свои недостатки.

Существует определенный диапазон, в котором должно находиться соотношение толщины и длины ребра. Мы называем это соотношением штифтов и плавников. Он составляет один из основных стандартов для тестирования технологии экструзии алюминия. Чем больше это отношение, тем больше эффективная площадь охлаждения радиатора. Однако трудно улучшить площадь рассеивания тепла в тесном пространстве. Следовательно, эффект рассеивания тепла алюминиевой экструзией не так идеален. В основном мы используем процесс экструзии алюминия при обработке радиатора для изготовления столбчатых или пластинчатых ребер.

Обработка алюминия включает в себя множество процессов. Некоторые из них включают сверление, фрезерование, точение и шлифование. Мы можем гибко применять этот процесс в зависимости от структуры детали. Его использование также зависит от функции конструктивной части, такой как нарезка канавок радиатора, формование пластин и отделка нижней поверхности. Его основным недостатком является относительно быстрый износ инструмента и необходимость участия человека в управлении станком. Это требует определенных затрат труда.

Принцип литья под давлением алюминиевого радиатора очень похож на литье под давлением. Сначала мы нагреваем алюминиевый сплав до состояния жидкости под высоким давлением. В зависимости от модели машина для литья под давлением начинает работу с охлаждения и затвердевания расплавленного металла в желаемую форму. Мы можем интегрировать этот процесс в плотную, тонкую или сложную конструкцию плавника. Его главный недостаток заключается в том, что он влияет на эффект проводимости и механические свойства материала. Это также ограничивает ядерную теплопроводность.

Каковы общие варианты отделки поверхности алюминиевого радиатора?

• Пескоструйная обработка

Пескоструйная обработка сильно влияет на поверхность радиатора под высоким давлением. Он отлично подходит для удаления грязи и следов от ножей с поверхности алюминиевых радиаторов. Мы также используем его, чтобы детали выглядели более блестящими и однородными. Это улучшает механические характеристики детали и снижает усталость поверхности радиатора.

• Матовый

Матовая обработка поверхности придает металлическую отделку и делает ее более практичной. Помимо эстетической роли, он также в определенной степени увеличивает площадь нагрева деталей. Это способствует повышению эффективности использования алюминиевого радиатора.

• Анодирование

Анодирование является одним из наиболее распространенных методов обработки поверхности, используемых сегодня. Таким методом наносим слой защитной пленки на поверхность детали. Это делает его не только устойчивым к царапинам, но и износостойким. Защитная функция служит для преодоления поверхностной твердости дефектов алюминиевого сплава.

• Гальваника

Гальваническое покрытие — еще один защитный и эстетический процесс, который мы можем выполнять на алюминиевых радиаторах. Он улучшает отражение, износостойкость и электропроводность деталей. В Makingway мы надеемся поддержать ваши индивидуальные проекты и потребности. Свяжитесь с нами сейчас, если у вас есть какие-либо вопросы.

Makingway концентрируется на механическая обработка с ЧПУ , обработка прототипов , мелкосерийное производство , изготовление металла, и услуги по отделке деталей , предоставляя вам лучшую поддержку и услуги. спросите нас один запросить сейчас .

Если у вас есть вопросы или предложения по металлу и пластмассе, а также по индивидуальному заказу, свяжитесь с нами по телефону

. посетите нас. По любым вопросам проектирования и обработки металла и пластика мы здесь, чтобы поддержать вас. Адрес электронной почты наших служб:

: [email protected]

Медь или алюминий? – finskiving.com

Перейти к основному содержанию

Радиаторы используются для уменьшения тепла, выделяемого при работе частей оборудования, таким образом, охлаждение механических компонентов оборудования увеличивает срок службы оборудования. Это слой хорошо проводящей тепло среды , прикрепленный к нагревательному оборудованию. Таким образом, качество радиатора напрямую влияет на срок службы механического оборудования. Выступает своеобразным посредником, иногда добавляя в теплопроводящую среду (теплопроводящую пасту) вентиляторы и прочее для ускорения эффекта охлаждения.

Но иногда радиаторы также действуют как бандиты, например, в холодильниках, где тепло вытесняется, чтобы достичь температуры ниже комнатной.

1. Алюминиевые радиаторы

Алюминий является наиболее распространенным материалом для радиаторов. В частности, радиаторы из экструдированного алюминия подходят для большинства проектов. Металл легкий и имеет относительно хорошую теплопроводность.

2.  Медные радиаторы

Теплопроводность меди даже выше, чем у алюминия. Недостатки, однако, вес и стоимость. Металл иногда используется там, где важность теплопроводности перевешивает экономию веса.

 

Медь имеет хорошую теплопроводность , а технология зачищенных ребер позволяет достичь максимальной площади рассеивания тепла на единицу объема , что значительно улучшает общую эффективность рассеивания тепла. Медный радиатор с зачищенными ребрами  используется в чипах высокого класса, отводе тепла процессора, серверах и других областях. алюминиевый экструзионный радиатор . Алюминиевые радиаторы с шлифованным алюминием широко используются в фотоэлектрической промышленности, электромобилях, инверторах, светодиодных светильниках, средствах связи и так далее.

Алюминиевый профиль представляет собой чистый алюминий или алюминиевый сплав в качестве сырья. Различные алюминиевые сплавы включают сплавы 6061, 6105, 6005, 6063, 6060, 6101, 1100 и 1350. Алюминиевый сплав после плавки, резки, экструзии и других процессов может образовывать различную форму сечения металлической панели. И затем может быть отлито волочение, канавка, шлифование, удаление заусенцев, пескоструйная обработка, гальваническое покрытие, радиевая трафаретная печать, анодирование и другие процессы обработки поверхности, которые могут быть тонкой поверхностью, что делает 9Корпус радиатора 0015 с превосходными характеристиками.

1. Легкий

Алюминий — легкий металл с плотностью всего 2,7 г/см, что примерно в три раза меньше, чем у стали и меди (7,85 г/см и 8,9 г/см). Поэтому он используется для изготовления корпуса радиатора . Вес алюминиевого профиля меньше при том же объеме, и легкий алюминиевый профиль запущен в производство для изготовления легкого и тонкого алюминиевого корпуса радиатора , что очень соответствует текущей тенденции погони за легкими и тонкими продуктами. .

2. Коррозионная стойкость

Рабочая среда радиатора сложна, и выбранное сырье сможет пройти коррозионную стойкость. Алюминий может образовывать плотную окислительную пленку на поверхности, чтобы предотвратить дальнейшую коррозию внутри, а после обработки поверхности алюминиевый радиатор обладает лучшей коррозионной стойкостью. Следовательно, алюминиевый профиль с этой точкой можно использовать в реальном состоянии, а не в более поздний период из-за коррозии металла и ухудшения эстетических и теплотехнических характеристик.

3. Теплопроводность

Способность теплопроводности и рассеивания тепла является одним из обязательных свойств радиатора  . Значение теплопроводности алюминия составляет 204/Вт·(м·К), но твердость чистого алюминия низкая, деформация легко возникает при нагревании, а чистый алюминий в алюминиевом сплаве может не только обеспечить превосходную теплопроводность, но и также убедитесь, что алюминиевый радиатор имеет длительный срок службы.

Часто можно использовать медь и алюминий для сравнения, когда сырье в промышленности, хотя медь действительно лучше, чем алюминий, по свойствам теплопроводности, но не может реализовать легкий корпус, также требуется более высокая стоимость, чем алюминиевый сплав, потому что этот радиатор из алюминиевого профиля более популярны на рынке.

4. Немагнитность

Немагнитность также является важным свойством корпуса радиатора. Среди них корпус радиатора , устанавливаемый в аудио- и электронные устройства, 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 изделий.

 

5. Пластичность

Удельный предел прочности при растяжении, предел текучести, пластичность и соответствующая скорость деформационного упрочнения металлов влияют на диапазон параметров формы. Так разные металлы имеют различия в пластичности, а алюминиевый сплав легко поддается ковке и обладает высокой пластичностью, что широко используется в промышленности.

 

В качестве радиатора иногда используется медный радиатор, так как он обладает высокой теплопроводностью. Это можно наблюдать, если вы нагреете один конец куска меди, другой конец быстро достигнет той же температуры, потому что высокая теплопроводность меди позволяет теплу быстро проходить через нее. Таким образом, способность рассеивания тепла медного радиатора превосходна, часто поглощение тепла быстрое, рассеивание тепла также быстрое, способность рассеивания тепла сильнее, чем у алюминиевого материала

Основные характеристики меди, выбранной в качестве материала для радиатора, включают:

• Медь обладает хорошей теплопроводностью
• Теплопроводность 401 Вт/м·К
• Плотность 8,9 кг/м3 (0,321 фунта/дюйм³)

Алюминиевый радиатор является наиболее широко используемым продуктом для тепловых решений. Алюминий (алюминий) является вторым наиболее широко используемым металлом в мире после железа. После кислорода и кремния алюминий является самым распространенным элементом в земной коре. Свойства, которые делают алюминиевый радиатор популярным, включают:

• Хорошая тепло- и электропроводность
• Низкая плотность ~ 2700 кг/м3
• Малый вес
• Высокая прочность от 70 до 700 МПа
• Легкая ковкость
• 7 22 Отсутствие коррозии
• 18 18 -магнитный, который предотвращает интерференцию магнитных полей
• Легко перерабатывается

По сравнению с другими металлами алюминий имеет относительно большой коэффициент линейного расширения. Пластичность алюминия необходима для процесса экструзии, а также для гибки и других формообразования.

Алюминиевый радиатор — отличный проводник тепла.

• A6061 имеет теплопроводность ~ 167 Вт/м·К и обычно используется для машинных радиаторов
• A6063 имеет теплопроводность ~ 167 Вт/м·К и обычно используется для экструдированных и зачищенных радиаторов чем медь. Алюминиевый радиатор весит примерно в два раза меньше, чем медный проводник с такой же проводимостью, а также дешевле.

  Алюминий реагирует с кислородом воздуха с образованием чрезвычайно тонкого слоя оксида алюминия. Анодирование увеличивает толщину оксидного слоя и повышает прочность естественной защиты от коррозии.

  Радиаторы, как и любой другой продукт в постоянно развивающейся области электронных блоков питания и компьютеров. Компании постоянно стремятся найти более легкие и более проводящие материалы для создания эффективных радиаторов. Их не обязательно делать из одного материала. Например, некоторые производители радиаторов соединяют медь и алюминий вместе. Конструкция состоит в основном из алюминия (из-за его легкости), окруженного медной пластиной (из-за его высокой теплопроводности). Теоретически это здорово, но если медь не плотно прилегает к алюминию, что часто бывает в недорогих радиаторах, медная пластина может принести больше вреда, чем пользы.

  В 2008 году фирма Applied Nanotech объявила, что будущее радиаторов — это изотропный материал под названием CarbAl.  CarbAl на 20 % состоит из алюминия и на 80 % из двух различных материалов на основе углерода с превосходной теплопроводностью. Все были в восторге от этого материала, потому что он имеет теплопроводность 425 Вт/мК (выше, чем у алюминия и меди) и имеет плотность, аналогичную алюминию. По сути, CarbAl обладает большей проводимостью, чем медь, и весит так же, как алюминий, что делает его лучшим из обоих миров.

  Другим материалом, набирающим популярность у производителей радиаторов, является композитный материал с натуральным графитом. Он не такой проводящий, как медь, но его теплопроводность близка к 370 Вт/мК. Но настоящим преимуществом графита является его вес — он весит всего 70% веса алюминия.

  www.profimach.com

  www.lasermach.eu

  Сравнение теплопроводности меди, алюминия и латуни — Сборник экспериментов

  Номер эксперимента: 1769

  • Цель эксперимента

    Целью этого эксперимента является использование термочувствительных пленок для визуализации различной динамики теплопроводности в трех разных металлах.

  • Теория

    См. теорию в уже описанном эксперименте: Теплопроводность пластика и металла I., Теория.

  • Инструменты

    Термочувствительная пленка с диапазоном температур от 25°C до 30°C, три разные металлические пластины одинакового размера, емкость для горячей воды, чайник.

    • В пробном эксперименте используются медные, алюминиевые и латунные пластины одинаковых размеров; толщина пластин 0,3 мм. (Аналогичные металлические пластины можно приобрести в магазине дизайнерских инструментов). Таблица с теплопроводностями (при 25°C) используемых металлов приведена ниже:

      металл	λ  / Вт·м −1 ·K −1
      медь	386
      алюминий	237
      латунь	120

    • Термочувствительную пленку можно найти в Интернете под названием двусторонняя термоэтикетка . На рисунке 1 показан инструмент, изготовленный специально для этого эксперимента для изучения различной теплопроводности металла — три разные металлические пластины частично покрыты термочувствительной пленкой, что свидетельствует о повышении температуры.

  • Процедура

    Закрепите медный, алюминиевый и латунный лист параллельно друг другу (см., например, рис. 1) с помощью лабораторного стенда так, чтобы концы листов находились на несколько сантиметров выше стола (рис. 2). ). Подставьте под эти концы емкость и налейте в нее горячую воду так, чтобы она покрыла концы листов.

    Наблюдайте за изменением цвета термочувствительных пленок. Температура, представленная цветом, зависит от типа пленки. Пленка, использованная в этом эксперименте, имеет черный цвет при температуре ниже 25 °C. При повышении температуры в интервале от 25°С до 30°С пленка постепенно меняет свой цвет с коричневого, зеленого и синего на темно-синий и, наконец, после превышения 30°С цвет снова меняется на черный.

    Целью такого изменения цвета этих пленок является не попытка точного измерения температуры в конкретной точке, а скорее указание и демонстрация распределения температуры поверхности.

  • Пример результата

    Успешно проведенный эксперимент показан на видео ниже. Видео ускорено в 8 раз.

    Очевидно, что медный лист нагревается быстрее всего, за ним следуют алюминий и латунь.

  • Технические примечания

    • Не наливать в емкость кипяток, использовать воду температурой 60 °C. При более высоких температурах образуется большое количество горячего пара, который течет вверх, что влияет на измерение с помощью термочувствительных пленок и делает его ненадежным.

    • Указанный выше эффект можно устранить, загнув нижние концы листов под прямым углом. Таким образом, более длинная часть измеряемых металлов может оставаться в горизонтальном положении.

    • Если вы проводите этот эксперимент летом, рекомендуется убедиться, что температура в классе ниже минимальной температуры, измеренной пленкой (здесь 25 °C). Если температура в классе выше, пленка меняет цвет на соответствующую температуру, делая результат менее заметным.

    • Нет необходимости использовать горячую воду для нагрева простыней. Однако всегда нужно следить за тем, чтобы простыни прогревались равномерно.

  • Педагогические заметки

    • Описание развития этого эксперимента приводит учащихся к выводу, что «медь нагревается быстрее, чем алюминий» и т. д. Более подготовленные ученики могут сообразить, что мы уже обсуждали «готовность ” вещества изменить температуру в разрезе удельной теплоемкости c вещества . Эта мысль верна и ее следует принять во внимание – готовность материи изменять свою температуру зависит как от удельной теплоемкости, так и от теплопроводности материи.

      Аргумент о том, что быстрый нагрев медного листа вызван его низкой теплоемкостью, легко опровергается приведенной ниже таблицей:

      металл	λ  / Вт·м −1 ·K −1	с  / Дж·кг −1 ·K −1
      медь	386	383
      алюминий	237	896
      латунь	120	384

      Следовательно, если бы решающим фактором была удельная теплоемкость металла, то поведение меди и латуни было бы почти одинаковым (они имеют близкие значения c ), но это явно противоречит эксперименту.

      Если в классе есть действительно одаренные физики, они могут возразить, что этот аргумент не совсем удовлетворителен – листы имеют разную плотность, а значит, и масса, влияющая на величину теплоты, необходимой для нагрева, тоже разная. К счастью, плотности меди и латуни достаточно близки, так что различное поведение этих двух веществ нельзя объяснить иначе, как на основании разной теплопроводности.

    • Эффект разной теплопроводности можно продемонстрировать не только при нагревании металлов, но и при их охлаждении. Дайте всем трем металлам прогреться, например, на радиаторе, пока термочувствительные пленки не станут темно-синими. Затем погрузите концы металлических листов в смесь воды и льда. Медь остывает быстрее всех, за ней следуют алюминий и латунь.

      При интерпретации продолжения эксперимента следует остерегаться, чтобы не сложилось впечатление, что щиты «высасывают» холод изо льда – всегда нужно интерпретировать понижение температуры как отвод тепла.

  • Вариант постановки эксперимента

    Чтобы продемонстрировать разницу в теплопроводности трех металлов, можно поступить иначе. Положите листы меди, алюминия и латуни на стол и в середину каждого листа поместите кубик льда. Посмотрите, как быстро тают отдельные кубики (видео ускорено в 32 раза):

    Очевидно, что быстрее всего лед тает на медном листе, а медленнее всего — на латунном. Медь обладает высокой теплопроводностью и поэтому способна постоянно отдавать тепло от периферийных частей листа к месту, охлаждаемому кубиком льда. Эта способность значительно хуже у латунного листа.

    Преимуществом этого эксперимента является возможность обойтись без термочувствительных пленок. Недостатком является то, что это требует больше времени (примерно 15 минут).

  Основы проектирования радиаторов: факторы и расчет

  • 24 июня 2022 г.

  Радиаторы — это компонент, который проще всего упустить из виду в машинах и электрических цепях. Но это не тот случай при проектировании оборудования, потому что радиаторы выполняют очень важную функцию. Почти все технологии, включая ЦП, диоды и транзисторы, генерируют тепловую энергию, которая может снизить тепловые характеристики и сделать операции неэффективными.

  Чтобы решить проблемы рассеивания тепла, различные типы радиаторов предназначены для обслуживания различных элементов и поддержания их работы при оптимальных для них температурах.

  Благодаря быстрому развитию технологий (особенно нанотехнологий) и стремлению сделать все как можно более компактным и эффективным, правильная конструкция радиатора стала сдерживающим фактором при производстве электротехнической продукции. Итак, в этой статье будут обсуждаться детали и конструктивные особенности радиаторов.

  Что такое радиатор?

  Радиатор — это устройство, отводящее избыточное тепло от другого компонента. В интегральной схеме радиатор изготовлен из материала с высокой теплопроводностью для отвода нежелательного тепла. Он работает за счет расширения площади поверхности и позволяет более холодному воздуху или жидкости проходить через ее площадь поверхности.

  В соответствии с законом Фурье тепло передается от более горячей области к более холодной. Радиатор, основанный на этом законе, работает через градиент температуры. Он забирает нежелательное тепло, выделяемое электрическим компонентом, и передает его более холодному воздуху или жидкости с помощью таких методов теплопередачи, как теплопроводность или естественная конвекция.

  Типы радиаторов

  Первым шагом в определении конструкции радиаторов является определение типа конфигурации. Существует два популярных типа радиаторов.

  Пассивные радиаторы

  Пассивные радиаторы являются обычным вариантом, они используют естественный поток воздуха. В радиаторе возникает естественная конвекция, которая отводит тепло от компонента. Они дешевле в эксплуатации и не требуют дополнительной электроэнергии для работы.

  Активные радиаторы

  Активные радиаторы более эффективны и мощны, но они требуют принудительной конвекции, которая использует воздух или жидкость для обеспечения теплопередачи. Их легко идентифицировать, потому что они используют устройства с электрическим питанием, такие как вентилятор рядом с радиатором.

  Выбор любого радиатора приводит к изменению конструкции. Например, активные радиаторы, основанные на вентиляторах, нуждаются в меньшей площади поверхности и более легком материале для рассеивания того же количества тепла, что и пассивный проводник.

  Факторы и соображения при проектировании радиатора

  Любой радиатор работает по одному общему принципу. Во-первых, в компоненте выделяется тепло, а радиатор способствует рассеиванию указанного тепла. Радиатор, прикрепленный к компоненту или цепи, получает тепло посредством теплопроводности или тепловых трубок. Теплопроводность материала радиатора существенно влияет на этот процесс.

  Далее происходит теплопередача в пределах всего радиатора. Пассивный теплообменник или радиатор более горячий у источника тепла и холоднее у другого конца, поскольку такая естественная теплопроводность неравномерно передает тепло по поверхности.

  После этого тепло рассеивается за счет естественной и принудительной конвекции. Воздух или жидкость, проходящие непосредственно над поверхностью радиатора, отводят генерируемое тепло с помощью диффузии и передают его окружающему воздуху.

  К настоящему времени очевидно, что на характеристики радиатора влияет множество факторов, включая материал, геометрию и тип охлаждающей жидкости. При проектировании радиатора перед изготовлением необходимо учитывать эти параметры.

  1. Термическое сопротивление

  Термическое сопротивление можно просто определить как комбинированное тепловое сопротивление, с которым сталкивается генерируемое тепло при движении через температурный градиент. Это включает тепловое сопротивление в узле радиатора, любое трение и потери тепловой энергии из-за сопротивления между охлаждающей жидкостью и поверхностью теплообменника.

  Термическое сопротивление можно рассчитать, используя значение теплового сопротивления. Это чрезвычайно полезно для определения наиболее эффективного теплового сопротивления компонентов и интегральных схем.

  2. Типы материалов

  На конструкцию радиатора в значительной степени влияет выбранный материал. Популярные материалы для радиаторов включают алюминиевые сплавы, такие как AA 6063-T6 и медно-вольфрамовые или медно-молибденовые. Медные радиаторы обладают отличной теплопроводностью и коррозионной стойкостью, но они тяжелее и дороже, чем алюминиевые. Кроме того, химические паровые алмазы (CVD), выращенные в лаборатории алмазы, используются из-за их теплопроводности, обусловленной вибрациями в их структуре решетки.

  Другие тепловыделяющие устройства, на которые влияет термическое сопротивление, включают литий-ионные аккумуляторы, используемые в автомобилях, и отвод тепла от этих аккумуляторов имеет решающее значение, в противном случае тепловой выход из строя может привести к цепной реакции, разрушающей аккумулятор. Радиатор из углеродного волокна с более высокой проводимостью предлагает решение для управления температурой в автомобильной промышленности.

  3. Ребра радиатора

  Ребра — это компонент радиатора, обеспечивающий передачу тепла от радиатора к температуре окружающей среды. Форма и расположение могут в значительной степени повлиять на то, как радиатор передает энергию, в то время как размер и количество этих ребер определяют его эффективность.

  3.1 Расположение, форма, размер и расположение ребер

  Ребра расположены там, где охлаждающая жидкость, такая как воздух, проходит над радиатором, обеспечивая рассеивание тепла. Таким образом, расположение и размер важны в конструкции радиатора. Усиление этих факторов может привести к лучшему рассеиванию тепла и облегчению теплового потока. В исследовании Science Direct в выводах отчета обсуждалось, как форма может повлиять на управление температурой радиаторов.

  «Результаты показали, что круглые ребра улучшают тепловые характеристики радиатора и снижают тепловое сопротивление на 25% и 12% по сравнению с двумя другими формами» – Тематические исследования в области теплотехники

  3.

  2 Эффективность ребер

  Электрические компоненты в сложных технологических устройствах, таких как серверы, выделяют избыточное тепло. Медленная теплопередача может снизить производительность и срок службы. Тепловая трубка и жидкостное охлаждение имеют большой потенциал, но оребренный теплообменник необходим для надежного и непрерывного отвода тепла.

  Ребра увеличивают поверхность рассеивания мощности в электрических компонентах, а такие факторы, как толщина, высота и тепловое сопротивление, влияют на эффективность ребер. Для повышения эффективности тепловой пограничный слой делается тоньше, а направление воздуха задается под оптимальным углом, а сам радиатор выполнен из материала с высокой теплопроводностью.

  4. Материал теплового интерфейса

  Радиатор должен быть прикреплен к электрическим компонентам и цепям. При этом интерфейс между теплообменниками и типичными электрическими компонентами называется материалом теплового интерфейса.

  Сопротивление теплового контакта может снизить эффективность радиаторов и шероховатость поверхности, а захваченный воздух и пустоты могут увеличить сопротивление теплового контакта. Естественно, что при этих недостатках интерфейса теплообмен плохой и для снижения термического сопротивления используются различные материалы термоинтерфейса, например, с фазовым переходом. Термическое сопротивление компонента уменьшается по мере удаления воздуха и заполнения пустот, что обеспечивает полный контакт.

  5. Методы крепления радиатора

  Радиатор используется в различных местах, включая механические компоненты. Выбор крепления радиатора может значительно улучшить максимальную рассеиваемую мощность и рассеивать больше тепловой энергии. Широко используемые методы включают термоленту, эпоксидную смолу, зажимы и кнопки.

   Многие факторы конструкции радиатора влияют на выбор крепления. Например, радиаторы большого веса не могут поддерживаться термолентой. Эпоксидная смола — отличный выбор в решениях по управлению температурным режимом, но она дорогая и требует навыков для нанесения.

  Конструкция радиатора: Расчет теплового сопротивления

  Конструкция радиатора дополняет геометрию и функциональные возможности для использования по назначению. Однако для оценки эффективности рассеивания тепла радиаторами необходимы некоторые расчеты теплового сопротивления.

  Несколько терминов, которые необходимо знать:

  T _{соединение} : максимальная рабочая температура соединения

  T _{окружающая среда} : температура окружающего воздуха

  _Q : генерируемое нагрев

  T _{CONNDANCE-CASE} : Соединение с сопротивлением корпуса

  T _{Интерфейс} : Сопротивление с интерфейсом 9000

  
  616 2 .

  Полное тепловое сопротивление — это сопротивление тепловому потоку от места соединения к корпусу, тепловое сопротивление материала интерфейса и сопротивление между радиатором и окружающим воздухом.

  Приведенные выше расчеты также используются на этапе проектирования для сравнения различных материалов и интерфейсов, а также для определения надлежащего теплового сопротивления, соответствующего максимальной рабочей температуре компонента.

  Конструкция радиатора: Расчет размера

  Первым шагом при выборе размера радиатора является определение размеров радиатора. После того, как размеры установлены, следующим шагом будет выполнение нескольких расчетов, упрощенных с помощью калькулятора радиатора.

  • Finding heat of convection

  _Qc = 2hA(T _compent – T _ambient  )

  where

  A = HL + t(2H + L)

  h = 1.42[( T _compent – T _ambient  )/H ] ＾0.25

  _Qc : 2hA( T _compent – T _ambient  )

  • You обнаружит, что есть другая поверхность, на которой может рассеиваться тепло, найдя теплоту конвекции при A ₂

  _Qc = 2h ₂ A ₂ (T _compent – T _ambient  )

  where

  A ₂ = L[2( H – b ) + sb] + tL

  s = 2,71 [ gβ (T _{компонент} – T _{окружающее}  )/Lαv  ]

  • 5 испускаемое через тепловое излучение.

  Так же, как и при конвекции, тепло может выходить через излучение от двух поверхностей.

  _Qr = 2ϵσA ₁ ( T ⁴ _compent – T ⁴ _ambient  )

  _Qr2 = 2ϵσA ₂ ( T ⁴ _compent – T ⁴ _Ambient )

  , где

  A ₂ = L (T + S) + 2 (TH + SB)

  • , наконец, номер из финс.
  • 9059, наконец, номер
  • 9059.

    _Fn = 1 + [( _Q – _QR2 – _QC2 ) / ( _QR1 + _QC1 )]

    _QC1 ).

  W = (N – 1) + Nt

  Применение радиаторов

  Радиаторы используются там, где что-то производит тепло и требует постоянного регулирования для поддержания рабочей температуры в пределах максимально допустимых температур. В электрических блоках радиаторы встречаются почти везде, где вы видите светодиоды и транзисторы. Это необходимо для того, чтобы они работали при комнатной температуре без перегрева.

  Применение радиаторов в значительной степени характеризуется скоростью, с которой они проводят тепло. Следовательно, материалы с более высокой теплопроводностью используются для процессов, в которых повышение температуры представляет риск для работы.

  ЦП

  При использовании компьютеров и разгоне микросхем ЦП выделяется значительное количество тепла. Теплоотводы, термически связанные с процессором, могут не только накапливать это тепло, быстро отводя его от чипа, но и переносить его по своей поверхности, в конечном итоге рассеивая в окружающий воздух.

  Усилители мощности

  В силовых транзисторах выделяемое тепло может привести к утечке тока. Это увеличение тока коллектора может, в свою очередь, увеличить рассеиваемую мощность, что может привести к дальнейшему повышению температуры. Это может привести к петле теплового разгона, разрушающей транзистор. Радиатор может быстро передавать выделяемое тепло через свою поверхность, предотвращая любые повреждения.

  Оптоэлектроника

  Радиаторы обычно используются со светодиодами, поскольку сам компонент не может снизить рабочую температуру.

  Общие методы изготовления радиаторов

  Чтобы создать эффективную конструкцию радиатора, инженеры должны учитывать множество различных факторов, таких как выбор материала, а алюминий является наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления радиаторов. В этом разделе мы обсудим 3 наиболее распространенных метода изготовления алюминиевых радиаторов.

  Экструзия радиатора

  Процесс экструзии подходит для более простых конструкций радиаторов, которые характеризуются большими объемами производства, меньшими инвестициями, короткими циклами разработки и низкими производственными затратами.

  Обычно используемым алюминиевым экструзионным материалом является алюминий 6063, обладающий хорошей теплопроводностью. Принцип работы заключается в нагревании алюминиевого слитка до 520-540 ℃ под высоким давлением, чтобы позволить алюминиевой жидкости течь через экструзионную форму с канавками, чтобы образовался зародыш теплоотвода. А затем вырезают зародыш радиатора, профильную канавку и другую обработку делают из ребра радиатора, который мы обычно видим.

  Радиатор для обработки с ЧПУ

  Обработка с ЧПУ включает в себя различные процессы, такие как токарная обработка, сверление, фрезерование и шлифование. Этот процесс можно гибко применять в зависимости от конструкции деталей, использования большинства конструкционных деталей, таких как формование пластин, проточка канавок радиатора, обработка нижней поверхности и т. д. Этот метод особенно подходит для проектирования радиаторов со сложной геометрией. .

  Радиатор для литья под давлением

  Принцип литья под давлением алюминиевого радиатора аналогичен литью под давлением. Сырье из алюминиевого сплава растворяется в жидкости под высоким давлением, а затем жидкий материал быстро заливается в форму.