Теплопроводность нержавеющей стали: Теплопроводность нержавеющей стали | МЕТАЛЛОБАЗА №2

alexxlab | 11.05.2023 | 0 | Разное

Коэффициент теплоотдачи нержавеющей стали

Содержание

1. Что такое теплопроводность
2. Показатели для стали
3. Влияние концентрации углерода
4. Значение в быту и производстве
5. Для каких систем нужен расчёт?
6. Как оптимизировать теплоотдачу стальной трубы?
7. Производим расчёт
8. Рассчитываем отдачу для 1 м. изделия
9. Об этом стоит помнить

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

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

1. Молекул.
2. Атомов.
3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

1. Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
2. Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
3. У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

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

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Расчёт теплоотдачи трубы требуется при проектировании отопления, и нужен, чтобы понять, какой объём тепла потребуется, чтобы прогреть помещения и, сколько времени на это уйдёт. Если монтаж производится не по типовым проектам, то такой расчёт необходим.

Для каких систем нужен расчёт?

Коэффициент теплоотдачи считается для тёплого пола. Всё реже эта система делается из стальных труб, но если в качестве теплоносителей выбраны изделия из этого материала, то произвести расчёт необходимо. Змеевик – ещё одна система, при монтаже которой необходимо учесть коэффициент отдачи тепла.

Регистры – представлены в виде толстых труб, соединённых перемычками. Теплоотдача 1 метра такой конструкции в среднем – 550 Вт. Диаметр же колеблется в пределах от 32 до 219 мм. Сваривается конструкция так, чтобы не было взаимного подогрева элементов. Тогда теплоотдача увеличивается. Если грамотно собрать регистры, то можно получить хороший прибор обогрева помещения – надёжный и долговечный.

Как оптимизировать теплоотдачу стальной трубы?

В процессе проектирования перед специалистами встаёт вопрос, как уменьшить или увеличить теплоотдачу 1 м. стальной трубы. Для увеличения требуется изменить инфракрасное излучение в большую сторону. Делается это посредством краски. Красный цвет повышает теплоотдачу. Лучше, если краска матовая.

Другой подход – установить оребрение. Оно монтируется снаружи. Это позволит увеличить площадь теплоотдачи.

В каких же случаях требуется параметр уменьшить? Необходимость возникает при оптимизации участка трубопровода, расположенного вне жилой зоны. Тогда специалисты рекомендуют утеплить участок – изолировать его от внешней среды. Делается это посредством пенопласта, специальных оболочек, которые производятся из особого вспененного полиэтилена. Нередко используется и минеральная вата.

Производим расчёт

Формула, по которой считается теплоотдача следующая:

• К – коэффициент теплопроводности стали;
• Q – коэффициент теплоотдачи, Вт;
• F – площадь участка трубы, для которого производится расчёт, м 2 dT – величина напора температуры (сумма первичной и конечной температур с учётом комнатной температуры), ° C.

Коэффициент теплопроводности K выбирается с учётом площади изделия. Зависит его величина и от количества ниток, проложенных в помещениях. В среднем величина коэффициента лежит в пределах 8-12,5.

dT называется также температурным напором. Чтобы параметр высчитать, нужно сложить температуру, которая была на выходе из котла, с температурой, которая зафиксирована на входе в котёл. Полученное значение умножается на 0,5 (или делится на 2). Из этого значения вычитается комнатная температура.

Если стальная труба изолирована, то полученное значение умножается на КПД теплоизоляционного материала. Он отражает процент тепла, который был отдан при прохождении теплоносителя.

Рассчитываем отдачу для 1 м. изделия

Посчитать теплоотдачу 1 м. трубы, выполненной из стали, просто. У нас есть формула, осталось подставить значения.

Q = 0,047*10*60 = 28 Вт.

• К = 0.047, коэффициент теплоотдачи;
• F = 10 м 2 , площадь трубы;
• dT = 60° С, температурный напор.

Об этом стоит помнить

Хотите сделать систему отопления грамотно? Не стоит подбирать трубы на глазок. Расчёты теплоотдачи помогут оптимизировать траты на строительство. При этом можно получить хорошую отопительную систему, которая прослужит долгие годы.

Золотые поставщики – это компании, прошедшие предварительную проверку качества.

Поставщики с подтвержденным юридическим статусом.

Проверки на месте были проведены Alibaba.com, юридический статус был подтвержден сторонней аудиторской компанией.

Премиум членство для более высокого уровня поставщиков.

Плотность и удельная теплоемкость марок нержавеющей стали от поставщика Авек Глобал

• Главная
• Справочник
• org/ListItem”> Нержавеющая сталь
• Нержавеющая сталь
• Интересное о нержавеющей стали

Вас интересует плотность и удельная теплоемкость нержавеющей стали? Поставщик Авглоб предлагает купить нержавеющую сталь по выгодной цене. Гарантируем своевременную доставку продукции по любому указанному адресу,. Постоянные клиенты могут воспользоваться дисконтными скидками. Цена наилучшая в данном сегменте.

Техническая характеристика

Под удельной теплоемкостью подразумевается количество тепла необходимое, чтобы нагреть материал на 1 градус

Марки	Примечание	Единицы измерения	t°С	Величина удельной теплоемкости
AISI 201, 304, 316, 409, 430	Легированный железный сплав не поддающийся коррозии	Дж/(кг·град)	20−100°С	420−500
12х18н10т	—«—	—«—	—«—	462−504

Молярная теплоемкость (отношение теплоёмкости к количеству материала). Это — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. Молярная теплоёмкость обычно обозначается символом иногда без индекса или с другим индексом (характеризующим условия протекания процесса измерения).

Тепло-физические свойства (температура 20°С)

• Плотность: 7700−7900 кг/м³ (7,7 до 7,9 г/см³).
• Удельный вес: 75500−77500 Н/м³ (7700−7900 кгс/м³ в системе МКГСС).
• Температура плавления: 1450−1520 °C.
• Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг).

Коэффициент теплопроводности при температуре 100 °C

Марка стали	Вт/(м·К)
Хромо-никель-вольфрамовая сталь	15,5
Хромистая	22,4
Молибденовая	41,9
Углеродистая (марка 30)	50,2
Углеродистая (марка 15)	54,4

Поставка, цена

Вас интересует плотность и удельная теплоемкость нержавеющей стали? Поставщик Авглоб предлагает купить нержавеющую сталь по доступной цене. Цена формируется на основании европейских стандартов производства. Поставщик Авглоб предлагает купить нержавеющий прокат по оптимальной цене оптом либо в розницу.

Тепловая активность в нержавеющей стали по сравнению с другими металлами

В контексте металлов тепловая активность должна быть главным фактором при выборе материала для вашего следующего проекта, независимо от сектора или масштаба, с которым вы работаете. Некоторые металлы являются большими проводниками тепла, а это означает, что через них может передаваться большое количество тепловой энергии. Эксперты обычно измеряют это в ваттах (мощность) на кельвин (температуру) на метр (размер металла), при этом сильные проводники, такие как медь, хорошо зарекомендовали себя по этому показателю. Однако некоторые металлы работают лучше с более низкой теплопроводностью, особенно в строительном мире. Одним из примеров является нержавеющая сталь.

Металлы и их теплопроводность

Чистые металлы, как правило, обладают высокой теплопроводностью, и это часто является преимуществом в определенных секторах – например, медь проводит не только высокие уровни тепла, но и низкие уровни. Для предприятий, где жизненно важно поддерживать низкую температуру, например, для охлаждения чувствительных материалов, медь является обычным явлением, поскольку она поддерживает и сохраняет необходимые низкие температуры с рейтингом 400 Вт на кельвин на метр. И наоборот, нержавеющая сталь является важным материалом, когда в проекте требуется низкая теплопроводность.
 
Если сначала посмотреть на другие подобные металлы, то чистый алюминий работает заметно лучше, чем его аналоги, но его электропроводность по-прежнему составляет около 235. Алюминиевые сплавы обычно имеют еще более низкий рейтинг в зависимости от того, с чем они легированы, но он никогда не бывает таким низким, как у нержавеющей стали, обычно около 100. Углеродистая сталь может похвастаться 45 Вт на кельвин на метр, что снова выше, чем у нержавеющей стали, но все же показатель низкой электропроводности, что делает его идеальным для широкого спектра применений.

Теплопроводность нержавеющей стали

Нержавеющая сталь имеет одну из самых низких теплопроводностей среди всех металлов, примерно 15 Вт на кельвин на метр. Это делает его немного более дорогим, чем углеродистая сталь, но при этом еще более устойчивым к температуре — и это часто может быть более важным фактором, наряду с его антикоррозионными свойствами. Сопротивляясь экстремальным температурам с обеих сторон, нержавеющая сталь является главным претендентом на архитектурно открытую конструкционную сталь, термин, относящийся к зданиям на основе стали, которые открыты для элементов, наряду с износом, который это может вызвать.
 
Имея это в виду, важно понимать роль нержавеющей стали и ее термостойкость в строительстве. Выбрав нержавеющую сталь и уменьшив доступную теплопередачу через здание, полученное здание будет более устойчивым к воздействию высоких или низких температур. Это позволяет ему служить дольше с меньшими архитектурными проблемами или рисками тепловой деформации. Кроме того, интерьер будет намного более энергоэффективным и обеспечит более низкие эксплуатационные расходы.

Производство и строительство из нержавеющей стали

Hardrok Engineering процесс изготовления нержавеющей стали, дающий вам материалы с низкой проводимостью, необходимые для выполнения энергоэффективного строительства проект. Подробнее о нашем услуги изготовления и бесплатное предложение, вы всегда можете связаться.

Теплопроводность стали

Тепловые свойства и общие области применения стали и других стальных сплавов

Введение

В настоящее время этот сплав является наиболее востребованным металлом во всем мире. Сталелитейные компании постоянно производят серийное производство этого сплава, который будет использоваться в различных отраслях промышленности. Его популярность объясняется способностью образовывать тысячи различных композиций, обладающих уникальным сочетанием свойств. Эти свойства позволяют производителям выбирать определенный состав металла, который лучше всего подходит для выполнения специализированной задачи.

На базовом уровне сталь можно описать как сплав железа и углерода. Сплав определяется как металл, полученный путем соединения двух или более металлических элементов. В случае стали формируются различные сплавы для повышения общей прочности металла и повышения его устойчивости к коррозии. Из-за чрезвычайной универсальности стали и ее способности сочетаться с рядом различных элементов это привело к созданию более 3500 различных марок металла, которые были классифицированы на основе их различных свойств. Эти сорта определяются на основе количества присутствующего углерода, способа обработки металла и других сплавов, которые он мог включить в смесь металлов.

Рисунок 1: Сталелитейный завод, расположенный в Европе. Фото Tata Steel Europe.

Теплопроводность стали

Сталь имеет один из самых низких показателей теплопроводности среди всех металлов, что делает ее идеальным материалом для использования в высокотемпературных средах, таких как двигатели автомобилей или самолетов. Теплопроводность описывает скорость, с которой тепловая энергия передается через материал. Эта скорость измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина (Вт/(мК). Материал с высокой теплопроводностью может передавать тепло быстрее и эффективнее, чем материал с низкой теплопроводностью.

Плохие теплопроводники, такие как сталь, очень медленно переносят тепло и являются идеальными материалами для использования в качестве изоляторов. Большинство металлов обладают высокой теплопроводностью и содержат много быстро движущихся электронов, в первую очередь отвечающих за теплопроводность. Измеренная теплопроводность стали составляет приблизительно 45 Вт/(мК), что является чрезвычайно низким показателем по сравнению с медью и алюминием, которые демонстрируют значение теплопроводности 398 Вт/(мК) и 235 Вт/(мК) соответственно.

Рисунок 2: Схема расположения стали в самолете. Идеально подходит для использования в местах с высокой температурой воздействия, например, внутри и вокруг двигателей. Фото с сайта Aviation.Stack Exchange.

Категории стали

Универсальность стали и некоторые из ее ключевых термических свойств привели к тому, что этот металл доминирует во многих отраслях промышленности. Сталь часто используется при производстве оборудования для пищевой промышленности, медицинских приборов и кухонной техники. В зависимости от конкретного типа стали ее применение может стать еще более конкретным и специализированным. Сталь часто подразделяют на четыре группы: углеродистые стали, легированные стали, инструментальные стали и нержавеющие стали.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь содержит только следовые количества элементов, кроме углерода и железа. Этот тип стали используется чаще всего, на его долю приходится примерно 90% производства стали. Углеродистую сталь можно разделить на три подгруппы в зависимости от содержания углерода. Низкоуглеродистые стали/мягкие стали содержат до 0,3% углерода и обладают низкой прочностью и высокой пластичностью, что отлично подходит для таких применений, как машинная сварка, конструкционные формы (двутавровые балки, швеллеры и угловые железные трубы), строительство, компоненты мостов, и консервные банки. Низкоуглеродистая сталь является наиболее широко используемой подгруппой и является чрезвычайно универсальным и экономически выгодным вариантом для производственных компаний. Среднеуглеродистая сталь (0,3-0,6% углерода) обладает более высокой прочностью и износостойкостью, чем низкоуглеродистая сталь, и часто используется для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, зубчатых колес и деталей машин. Высокоуглеродистая сталь (более 0,6% углерода) обладает наибольшей износостойкостью и прочностью и часто используется в режущих инструментах и ​​пружинах.

Углеродистые стали представляют группу с самой высокой теплопроводностью, составляющей в среднем 45 Вт/(м/К). Стали, содержащие более 0,1% углерода (в зависимости от толщины), можно упрочнить термической обработкой для повышения прочности металла. К наиболее часто используемым термическим обработкам относятся отжиг, закалка и отпуск.

Рисунок 3: Стержни из углеродистой (мягкой) стали. Фото: Jatinsanghvi/Commons.Wikimedia.org

Легирующая и инструментальная сталь

Легирующие стали содержат дополнительные элементы, включая никель, медь, хром и/или алюминий. Добавление этих металлов оказывает сильное влияние на прочность стали и другие важные свойства, такие как пластичность, коррозионная стойкость и обрабатываемость. Инструментальные стали — еще одна основная группа металлов, из которых изготавливается отличное оборудование для резки и сверления, поскольку они содержат вольфрам, молибден, кобальт и ванадий. Добавление этих элементов может значительно повысить термостойкость и долговечность.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь обладает низкой теплопроводностью 15 Вт/(мК), что позволяет ей удерживать больше энергии, которая стабилизирует температуру окружающей среды лучше, чем другие типы стали. Из-за своей способности оставаться стабильной при воздействии более высоких температур нержавеющая сталь часто используется в таких областях, как пищевая промышленность, печи и конвейеры, которые часто подвергаются воздействию высоких температур. Идея нержавеющей стали была обнаружена в начале 19^-й -й век, но потребовалось более 80 лет, чтобы разработать надежный промышленный метод производства металла. В настоящее время существует более 150 марок нержавеющей стали; однако часто используются только 15 классов.

Рисунок 4: Пример коррозии нержавеющей стали. Фото: D3j4vu/Commons.Wikimedia.org

Нержавеющая сталь марок 304 и 316

Нержавеющая сталь марок 304 и 316 является двумя наиболее часто производимыми типами металла. Каждый тип обладает уникальными свойствами, связанными с тем, как они реагируют на воздействие различных сред. Нержавеющая сталь 304 и 316 содержат смесь железа и хрома, но точное соотношение этих двух металлов создает четкую разницу между этими двумя сортами.

Нержавеющая сталь 304 является наиболее универсальной и широко используемой маркой металла и идеально подходит для применений, которые могут подвергаться воздействию более высоких температур. Этот сорт обычно содержит 18% хрома и 8% никеля. Он является ключевым компонентом в производстве моек, кастрюль, столовых приборов, труб, пивоваренного оборудования, оборудования для молочной и пищевой промышленности, а также оборудования для фармацевтического производства.

Нержавеющая сталь 316 содержит меньше хрома (всего 16%), но больше никеля и молибдена. Хотя марка 316 занимает второе место по объему продаж, она обеспечивает превосходную коррозионную стойкость к вредным хлоридам и кислотам, которые, как известно, повреждают и окрашивают сталь. Это чрезвычайно популярный сорт для использования в медицинском оборудовании, имплантатах, сфере общественного питания, обработке и приготовлении, прибрежной среде, районах с высоким уровнем соли и средах, которые подвергаются повышенному воздействию щелочей и кислот. Это повышение устойчивости к коррозии также облегчает очистку, поскольку вредные химические вещества с меньшей вероятностью могут повредить внешний вид стали. Если коррозионное повреждение не является серьезной проблемой для строительных компаний, они, скорее всего, выберут марку 304, а не 316, поскольку это более экономичный вариант.

Заключение

Сталь — удивительно универсальный металл, который имеет множество применений и используется во многих отраслях промышленности. Сталь — это сплав, который может состоять из различных металлов и элементов, что дает ему возможность хорошо работать в различных условиях при воздействии различных условий окружающей среды. Все категории и марки стали обладают чрезвычайно низкой теплопроводностью, особенно для металла. Это дает стали возможность сохранять структурную целостность в условиях повышенной температуры и стресса. Эти уникальные термические свойства и другие ключевые характеристики стали делают и будут делать этот конструкционный металл самым популярным в мире.

Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Thermtest

 

Каталожные номера

Нержавеющая сталь 304 и 316: что вам нужно знать. (2018, 30 апреля). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.unifiedalloys.com/blog/304-316-stainless/

Углеродистая сталь: свойства, производство, примеры и применение. (н.д.). Получено 26 августа 2020 г. с https://matmatch.com/learn/material/carbon-steel

Сравнение теплопроводности нержавеющей стали с другими металлами. (2020, 30 января). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.stainless-structurals.com/blog/comparing-the-thermal-conductivity-of-stainless-steel-to-other-metals/ 9.

0003

Фассел, А. (2018, 04 июня). 10 забавных фактов о нержавеющей стали. Получено 26 августа 2020 г. с https://www.diversifiedmetals.com/10-fun-facts-stainless-steel/

При поддержке Aalco — Stockist Black and Non-Ferrous Metals, 18 мая 2005 г. (2020, 29 мая). Нержавеющие стали – свойства, изготовление и применение нержавеющей стали 304. Получено 26 августа 2020 г. с https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2867

STEELS. (н.д.). Получено 26 августа 2020 г. с http://www.thermopedia.com/content/1152/9.0003

Тепловые свойства углеродистой стали – температура плавления … (без даты). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.nuclear-power.net/nuclear-engineering/metals-what-are-metals/steels-properties-of-steels/carbon-steel-plain-carbon-steel/thermal. -свойства-температуры-плавления-теплопроводности-углеродистой стали/

Тепловые свойства углеродистой стали – температура плавления … (n.d.). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.nuclear-power.net/nuclear-engineering/metals-what-are-metals/steels-properties-of-steels/carbon-steel-plain-carbon-steel/thermal.