Jaká je tepelná vodivost kovu?
Tepelná vodivost kovů do značné míry určuje, jaké vlastnosti budou mít. Předměty jsou schopny přenášet teplotu předmětů, které jsou s nimi v kontaktu, ale přenos tepla je dán konkrétním typem materiálu.
Tepelná vodivost kovů – co to je?
Tepelná vodivost se týká přenosu tepelné energie kovy do chladných oblastí z horkých oblastí. Záleží na stavu agregace látky, za jejíž účasti k takovému procesu dochází.
Díky této vlastnosti je možné použít určité materiály při výrobě zařízení a komponentů. Se znalostí tepelné vodivosti můžete provádět různé výrobní úkoly.
Rozdíl mezi tepelnou vodivostí a tepelnou kapacitou
Kovy jsou chemické prvky charakterizované:
- elektrická a tepelná vodivost;
- zahřívání, tekutost při vysoké t;
- kujnost;
- lesk.
Pro zvýšení schopnosti tavení kovů lze do původního složení přidat speciální přísady.
Indikátory, které určují úroveň teploty potřebnou pro tání:
| Tepelná kapacita | Umožňuje určit schopnost produktu absorbovat teplo. Tento údaj je v rozmezí 300-400 J/(kg x K) pro prvky a 100-2000 J/(kg x K) pro slitiny. |
| Tepelná vodivost | Objem paliva, bez kterého je tavení kovů nemožné. Pomocí této hodnoty je vytvořen Fourierův zákon. Ukazatel je ovlivněn fyzikálními vlastnostmi látek. |
Je třeba vzít v úvahu, že tepelná vodivost a tepelný odpor nejsou stejné pojmy. Odpor je schopnost tělesa zabránit dalšímu šíření tepelných vibrací prováděných molekulami.
Co ovlivňuje index tepelné vodivosti
Aby se v kovech projevila tepelná vodivost, je nutná účast elektronů. U ostatních těles jejich funkce plní fonony. Hodnota indikátoru je dána krystalickou strukturou materiálu (s klesajícím množstvím nečistot roste tepelná vodivost).
Vysoká tepelná vodivost je charakteristická pro většinu chemických prvků. Specifické ukazatele jsou určeny příslušností materiálu do určité skupiny. Tepelně vodivá je nejvíce měď a ušlechtilé kovy (zlato, stříbro), nejnižší hladina je u železa, hliníku a cínu.
Vysokou tepelnou vodivost nelze považovat za jednoznačné plus. Například kuchyňské náčiní vyrobené z kovů s vysokou tepelnou vodivostí urychluje proces vaření, ale při náhodném dotyku rukou se spálí.
Materiály s nízkou tepelnou vodivostí se vyznačují velkým množstvím nečistot, což činí jejich strukturu jemnozrnnou a vyvolává deformaci krystalové mřížky.
Součinitel tepelné vodivosti kovů
Představuje množství tepla přeneseného za sekundový interval přes jednotku povrchu. Teplo může být přenášeno díky četným volným elektronům obsaženým v kovu.
Při práci s kovy vycházíme z jejich součinitelů tepelné vodivosti. V podmínkách t od 0 do 600 stupňů bylo možné stanovit následující hodnoty:
| kov | Součinitel tepelné vodivosti, W/(M x K) |
| Hliník | 209,3 |
| Bronze | 47-58 |
| Železo | 74,4 |
| Zlato | 312,8 |
| Mosaz | 85,5 |
| Měď | 389,6 |
| Platina | 70 |
| Rtuť | 29,1 |
| Olovo | 35 |
| Stříbro | 418,7 |
| Šedá litina | 50 |
| ocel | 45,4 |
| Litina | 62,8 |
Součinitel tepelné vodivosti ovlivňuje kromě struktury materiálu i jeho vlhkost a přítomnost pórů.
Koeficientu byste měli věnovat pozornost při výběru výrobků, které budou použity na nosné konstrukce – stěny, stropy, ploty. Pokud je například základna stěny vysoce tepelně vodivý materiál, nebude možné v zimě udržet teplo v místnosti. Tuto situaci lze napravit pomocí zesílených stěn, ale takové řešení je příliš nákladné. Mnohem rozumnější je vyrobit uzavírací konstrukce z pěnového plastu nebo minerální vlny, které se vyznačují nízkou tepelnou vodivostí.
Tepelná vodivost slitin mědi
Široce používaný prvek, jako je měď, má vysokou tepelnou vodivost. Má to jak výhody, tak některé nevýhody:
- Při práci s tímto kovem je zvláště důležitý teplotní režim (více než u oceli). Měděné prvky se musí před a během zpracování zahřát.
- Při provádění instalačních prací s měděnými trubkami je třeba věnovat pozornost tepelné izolaci. To zvyšuje náklady na topný systém.
- Při svařování měděných prvků vznikají určité potíže. Při zpracování plechu o tloušťce 10 mm je třeba použít hořák pro ohřev i svařování.
- Práce s měděnými díly vyžaduje speciální vybavení. Nástroj schopný řezat mosazný plech o tloušťce 1,5 cm bude tedy vhodný pro měděný analog tlustší než 0,5 cm.
- Svařování měděných součástí zahrnuje použití velkého množství pomocných materiálů.
Vědci z jiných zemí přišli na to, jak zvýšit tepelnou vodivost slitiny mědi. K tomuto účelu vědci použili měděné fólie obsahující v horní části grafen. Při zahřívání měděného prvku se zvětšila jeho zrnitost a následně i propustnost elektronů (při absenci grafenu to nebylo pozorováno). Bylo možné potvrdit, že v přítomnosti grafenového naprašování je teplo odváděno mědí efektivněji.
Tepelná vodivost oceli
Informace o typech oceli odolných vůči teplu a korozi v podmínkách od –263 do +1200 stupňů:
| kov | Součinitel tepelné vodivosti |
| Austenitické slitiny | 12–22 W/(m x stupeň) |
| Martenzitické slitiny | 30–45 W/(m x stupeň) |
| nízkouhlíkové oceli | 47–54 W/(m x stupeň) |
| Uhlíková ocel | 50–90 W/(m x stupeň) |
Rozsah aplikace
Ukazatele tepelné vodivosti jsou důležité při výrobě mnoha spotřebních výrobků – domácích spotřebičů, vodovodních konstrukcí, topných zařízení atd.:
- měď se používá k vytváření automobilových chladicích systémů a různých modelů klimatizací;
- hliník se stává základem pro výrobu radiátorů, které vytápějí obytné a průmyslové prostory;
- Hlavním materiálem pro výrobu baterií je litina, která udržuje teplo i při nerovnoměrném přívodu ohřáté vody.
Je také nutné vzít v úvahu tepelnou vodivost kovů v důsledku zvýšení teploty při kontaktu mezi jejich povrchy. Schopnost převodovky a zařízení odvádět teplo udržuje mechanismy pevné a zabraňuje jejich zničení.
Účtování koeficientů v otopných soustavách
Topné systémy jsou nutné k přenosu tepla produkovaného chladicí kapalinou uvnitř budov. To je zajištěno instalací topných radiátorů a baterií v prostorách.
Vlastnosti těchto produktů jsou ovlivněny:
- vlastnosti materiálu;
- Designové vlastnosti;
- rozměry, počet sekcí;
- úroveň schopnosti přenosu tepla.
Topný radiátor vyrobený z mědi je považován za nejkvalitnější, ale takové řešení je nepraktické, protože je drahé a vyžaduje složité zpracování. Ve většině případů se při výrobě komponentů pro topné systémy používá ocel, hliník nebo kombinace optimálně kombinovaných materiálů (tento přístup je relevantní zejména pro bimetalové radiátory).
Metody studia parametrů tepelné vodivosti
Kovy jsou tepelně nestabilní a mají tendenci měnit své vlastnosti vlivem zvýšených teplot. Tento jev je způsoben rekrystalizací, která se mění při dlouhodobém působení tepla. Proto je pro studium vlastností vhodné použít kovové vzorky, které již byly zpracovány a jsou ve stabilním stavu.
Používá se především relaxačně-dynamická metoda, která umožňuje měřit teplotní rozdíl při přechodu vzorků z původního stavu do nového. Pro provádění měření je poskytován teplotní skok, který je způsoben energií přicházející ze zdroje tepla. Při použití relativní metody se zohledňuje rozdíl v parametrech vzorků (studovaných, srovnávacích).
Poměr tepelné vodivosti je rozdíl v rychlosti, při které dochází ke změnám teploty. Při provádění výzkumu se zvyšuje počet zdrojů tepla, které umožňují ohřev vzorků. V případě potřeby je na kterýkoli z prvků poskytnuto dodatečné tepelné zatížení.
Pro výpočet tepelné vodivosti se používají jiné metody vybrané s ohledem na velikost a geometrii vzorků:
- HFM (tepelný tok);
- GHP (horká ochranná zóna);
- TST (horký drát);
- LFA (laserový blesk).
Výše uvedené metody umožňují studovat kovy a slitiny a studovat jejich vlastní koeficienty tepelné vodivosti. Takové přístupy jsou relevantní při provádění práce s ohnivzdornými materiály, minerální keramikou.
Metody jsou prezentovány ve dvou velkých skupinách – stacionární a nestacionární. Při použití první možnosti je na studovaném povrchu dosaženo stabilního indikátoru měnící se teploty. Provádění takových experimentů vyžaduje značné množství času. Druhé řešení se používá méně často, protože výsledek není vždy objektivní. Tento přístup je založen na částečné změně ukazatele teploty.
Společnost Instrument Engineering Technologies provádí profesionální zpracování různých druhů kovů, slitin a nekovových materiálů s různými součiniteli tepelné vodivosti. Mezi nejvýznamnější výhody spolupráce s námi:
- použití pokročilého vybavení, které zaručuje požadovaný výsledek;
- práce kompetentních a odpovědných odborníků;
- využívání předních světových inovací a tradičních přístupů;
- efektivita, přísné dodržování termínů;
- záruka za poskytnuté služby;
- příznivé sazby.
Pro objednání služby nás kontaktujte telefonicky nebo vyplňte přihlášku na webu. Naši manažeři jsou vždy připraveni zodpovědět jakékoli vaše dotazy.
/ 
+7(495)777-01-61
Registrace registrace
Zveřejněno 21.01.2013. ledna XNUMX adminem
Převzato z: „Příklady a úkoly v průběhu procesů a aparátů chemické technologie“ / ed. Románková. Aplikace.
N.I. Koshkin, M.G. Širkevič. Příručka elementární fyziky // Deváté vydání, M.: „Nauka“, 1982.
Součinitel tepelné vodivosti kovů
| kov | W/(m•K) |
|---|---|
| Hliník | 209,3 |
| Bronze | 47-58 |
| Železo | 74,4 |
| Zlato | 312,8 |
| Mosaz | 85,5 |
| Měď | 389,6 |
| Platina | 70 |
| Rtuť | 29,1 |
| Stříbro | 418,7 |
| ocel | 45,4 |
| Olovo | 35 |
| Šedá litina | 50 |
| Litina | 62,8 |
Součinitel tepelné vodivosti jiných materiálů
| Materiál | Влажность hmotnostní zlomek % | W/(m•K) |
|---|---|---|
| Bakelit lesk | – | 0,29 |
| Beton s drceným kamenem | 8 | 1,28 |
| papír společné | Suché na vzduchu | 0,14 |
| Viniplast | – | 0,13 |
| Štěrk | Suché na vzduchu | 0,36 |
| Žula | – | 3,14 |
| jíl | 15-20 | 0,7-0,93 |
| Dub (podél vláken) | 6-8 | 0,35-0,43 |
| Dub (přes obilí) | 6-8 | 0,2-0,21 |
| Železobeton | 8 | 1,55 |
| Karton | Suché na vzduchu | 0,14-0,35 |
| cihlový zdi | Suché na vzduchu | 0,67-0,87 |
| kůže | >> | 0,14-0,16 |
| Led | – | 2,21 |
| Korek desky | 0,042-0,054 | |
| Sníh čerstvě padlý | – | 0,105 |
| Sníh zhutněný | – | 0,35 |
| Sníh začíná tát | – | 0,64 |
| Borovice (podél vláken) | 8 | 0,35-0,41 |
| Borovice (přes obilí) | 8 | 0,14-0,16 |
| sklo (obyčejný) | – | 0,74 |
| Fortoplast-3 | – | 0,058 |
| Fortoplast-4 | – | 0,233 |
| Struskový beton | 13 | 0,698 |
| Stucco | 6-8 | 0,791 |
Součinitel tepelné vodivosti azbestu a pěnobetonu při různých teplotách
| Materiál | -18°C | 0 o C | 50 o C | 100 o C | 150 o C |
|---|---|---|---|---|---|
| Azbest | – | 0,15 | 0,18 | 0,195 | 0,20 |
| Pěnový beton | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,13 | 0,17 |
Součinitel tepelné vodivosti kapaliny W/(m•K) při různých teplotách
| Materiál | 0 o C | 50 o C | 100 o C |
|---|---|---|---|
| Aniline | 0,19 | 0,177 | 0,167 |
| Aceton | 0,17 | 0,16 | 0,15 |
| Benzol | – | 0,138 | 0,126 |
| Voda | 0,551 | 0,648 | 0,683 |
| Oil Vazelína | 0,126 | 0,122 | 0,119 |
| Oil kolečko | 0,184 | 0,177 | 0,172 |
| Alkohol metyl | 0,214 | 0,207 | – |
| Alkohol ethyl | 0,188 | 0,177 | – |
| Toluen | 0,142 | 0,129 | 0,119 |
Příspěvek byl publikován adminem v sekci Užitečné materiály. Uložte si permalink do záložek.
© 2006-2013 JSC “Závod na mechatronické produkty”
141540, Moskevská oblast, okres Solnechnogorsk,
vesnice Povarovo, mikročást Leskhoz, budova 43
tel/fax +7-495-7770161
info@zaozmi.ru “It Opti” – údržba webu