Теплопроводность металлов

Теплопроводность металлов и ее применение

Металлы – это вещества, имеющие кристаллическую структуру. При нагревании они способны плавиться, то есть переходить в текучее состояние. Одни из них имеют невысокую температуру плавления: их можно расплавить, поместив в обычную ложку и держа над пламенем свечи. Это свинец и олово. Другие возможно расплавить только в специальных печах. Высокой температурой плавления обладают медь и железо. Для ее понижения в металл вводят добавки. Полученные сплавы (сталь, бронза, чугун, латунь) имеют температуру плавления ниже, чем исходный металл.

От чего же зависит температура плавления металлов? Все они имеют определенные характеристики – теплоемкость и теплопроводность металлов. Теплоемкостью называют способность при нагревании поглощать теплоту. Ее численный показатель – удельная теплоемкость. Под ней подразумевается количество энергии, которое способна поглотить единица массы металла, нагреваемая на 1°С. От этого показателя зависит расход топлива на нагревание металлической заготовки до нужной температуры. Теплоемкость большинства металлов находится в пределах 300-400 Дж/(кг*К), металлических сплавов – 100-2000 Дж/(кг*К).

Теплопроводность металлов – это перенос тепла от более горячих частиц к более холодным по закону Фурье при их макроскопической неподвижности. Она зависит от структуры материала, его химического состава и типа межатомной связи. В металлах передача тепла производится электронами, в других твердых материалах – фононами. Теплопроводность металлов тем выше, чем более совершенную кристаллическую структуру они имеют. Чем больше металл имеет примесей, тем более искажена кристаллическая решетка, и тем ниже теплопроводность. Легирование вносит такие искажения в структуру металлов и понижает теплопроводность относительно основного металла.

У всех металлов хорошая теплопроводность, но у одних выше, чем у других. Пример таких металлов – золото, медь, серебро. Более низкая теплопроводность – у олова, алюминия, железа. Повышенная теплопроводность металлов является достоинством либо недостатком, в зависимости от сферы их использования. Например, она необходима металлической посуде для быстрого нагрева пищи. В то же время применение металлов с высокой теплопроводностью для изготовления ручек посуды затрудняет ее использование – ручки слишком быстро нагреваются, и до них невозможно дотронуться. Поэтому здесь используют теплоизолирующие материалы.

Еще одна характеристика металла, влияющая на его свойства – тепловое расширение. Оно выглядит как увеличение в объеме металла при его нагревании и уменьшение – при охлаждении. Это явление обязательно необходимо учитывать при изготовлении металлических изделий. Так, например, крышки кастрюль делают накладными, у чайников тоже предусмотрен зазор между крышкой и корпусом, чтобы при нагревании крышку не заклинило.

Для каждого металла вычислен коэффициент теплового расширения. Его определяют нагреванием на 1°С опытного образца, имеющего длину 1 м. Самый большой коэффициент имеют свинец, цинк, олово. Поменьше он у меди и серебра. Еще ниже – железа и золота.

По химическим свойствам металлы делятся на несколько групп. Существуют активные металлы (например, калий или натрий), способные мгновенно вступать в реакцию с воздухом или водой. Шесть самых активных металлов, составляющий первую группу периодической таблицы, называют щелочными. Они имеют маленькую температуру плавления и так мягки, что могут быть разрезаны ножом. Соединяясь с водой, они образуют щелочные растворы, отсюда и их название.

Вторую группу составляют щелочноземельные металлы – кальций, магний и пр. Они входят в состав многих минералов, более твердые и тугоплавкие. Примерами металлов следующих, третьей и четвертой групп, могут служить свинец и алюминий. Это довольно мягкие металлы и они часто используются в сплавах. Переходные металлы (железо, хром, никель, медь, золото, серебро) менее активны, более ковки и часто применяются в промышленности в виде сплавов.

Положение каждого металла в ряду активности характеризует его способность вступать в реакцию. Чем активнее металл, тем легче он забирает кислород. Их очень трудно выделить из соединений, в то время, как малоактивные виды металлов можно встретить в чистом виде. Самые активные из них – калий и натрий – хранят в керосине, вне его они сразу же окисляются. Из металлов, используемых в промышленности, наименее активным является медь. Из нее делают резервуары и трубы для горячей воды, а также электрические провода.

Теплофизические свойства чугуна

Коэффициент линейного расширения α, удельная теплоемкость с и теплопроводность λ зависят от состава и структуры чугуна, а также от температуры. Поэтому значения их приводят в соответствующем интервале температур. С повышением температуры значения α и с обычно увеличиваются, а λ уменьшается (табл 1).

Таблица 1. Теплофизические свойства серого чугуна в зависимости от температуры

Температура, °Cα, 1/°Cc, Дж/(кг∗°C)λ, Вт/(м∗°C)
6010,050254,4
16011,052350,2
26013,155348,1
36013,758646,0
51015,9620

Коэффициент линейного расширения α и удельная теплоемкость c реальных неоднородных структур, в том числе чугуна, может быть определена по правилу смешения:

Таблица 2. Теплофизические свойства структурных составляющих чугуна

Структурная составляющаяα 100 200, 1/°Cc 100 ,Дж/(кг∗°C)λ 100 Вт/(м∗°C)
Феррит12,0-12,6460-47072,8-75,5
Аустенит18-1950241,8
Цементит6,0-6,561549,0
Перлит10,0-11,648650,3-51,9
Графит1,4-3,7795355,8

Теплопроводность сплавов и смесей в отличие от коэффициента α и теплоемкости c не может быть определена по правилу смешения. Влияние отдельных элементов на теплопроводность расчетным путем можно установить лишь приближенно.

На коэффициент α и удельную теплоемкость с влияет главным образом состав чугуна, а на теплопроводность λ — степень графитизации, дисперсность структуры, неметаллические включения и т. п.

Коэффициент линейного расширения определяет не только изменения размеров в зависимости от температуры, но и напряжения, образующиеся в отливках. Уменьшение α является полезным с этих позиции и облегчает условия получения качественных отливок. Но в случае совместной работы чугунных деталей с деталями из цветных сплавов или других материалов, имеющих больший коэффициент линейного расширения, приходится стремиться к увеличению значения α для чугуна.

Теплоемкость и теплопроводность имеют большое значение для таких отливок, как отопительные трубы, изложницы, детали холодильных установок и двигателей внутреннего сгорания и т.д., так как определяют равномерность распределения температуры в отливках и интенсивность отвода теплоты.

В табл. 3 приведены теплофизические свойства чугунов различных групп.

Таблица 3. Теплофизические свойства чугуна

Чугунα20 100 ∗10 6 , 1/°Cc20 100 , Дж/(кг∗°C)c20 1000 , Дж/(кг∗°C)λ20 100 , Вт/(м∗°C)
Серый с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412-85):
СЧ10-СЧ1810-11502-544586-62846,0-54,4
СЧ20-СЧ3010-11502-544586-62841,8-50,2
СЧ3511,5-12,0502-544628-67037,6-46,0
Высокопрочный (ГОСТ 7293-85):
ВЧ 35-ВЧ 4511,5-12,5460-502586-62837,6-46,0
ВЧ 60-ВЧ 8010-11502-523628-67033,5-41,9
ВЧ 1009-10523-565628-67029,3-37,6
Ковкий (ГОСТ 7769-82):
КЧ 30-6/КЧ 37-1210,5-11,0460-511586-62854,4-62,8
КЧ 45-5/КЧ 65-310,3-10,8527-544628-67050,2-54,4
Легированный (ГОСТ 7769-82)
никелевый ЧН20Д2Ш17-19460-50217,4
с 35-37% Ni1,5-2,5
хромистый:
ЧХ1632,5 *1
ЧХ2225,5 *1
ЧХ289-1017,4 *1
ЧХ329-1019,8 *1
кремнистый:
ЧС514-17 *221,0 *3
ЧС15, ЧС174,7 *110,5
алюминиевый:
ЧЮ22Ш17,5 *115,1-28,0 *3
ЧЮ3022-23 *2
*1В интервале 20-200 °C.
*2В интервале 20-900 °C.
*3В интервале 20-500 °C.

Методы измерения

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

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

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

Коэффициенты теплопередачи сталей

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Зависимость экономии от применяемых батарей

Большая группа людей стремится поставить в квартире радиаторы отопления с высокой эстетической внешностью. Но это не совсем оправдано. Конечно, чугунные батареи не имеют такого внешнего вида, как биметаллические. Но если они используются в индивидуальной системе отопления, то выигрыш будет заметен сразу. Они долго нагреваются, и котлу потребуется больше времени для нагрева теплоносителя.

Фото 5. Отопительный радиатор, изготовленный из чугуна. Изделие имеет изысканный дизайн, оно хорошо вписывается в интерьер.

Но котел будет включаться реже. Больше расходуется топлива в момент старта. Если поставить биметалл, который быстро нагревается, но быстро остывает, то котел будет включаться каждые пять минут. И каждые пять минут он будет терять определенную часть газа в стартовом режиме. Лучше медленно запрягать, но долго ехать.

Основным критерием выбора устройства для отопления помещения является теплоотдача – коэффициент, показывающий количество тепла, выделенного в окружающий воздух отопительным устройством. Иными словами, чем выше этот показатель, тем быстрее и качественнее будет осуществляться прогрев дома. В этой статье рассмотрим виды и теплоотдачу радиаторов отопления, таблица послужит наглядной демонстрацией.

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.

Теплопроводность стали достаточно высока – это закон физики, и спорить с ним нельзя. Зато можно обратить это свойство металла на пользу. Именно такая теплоотдача позволяет использовать сталь в производстве различных приспособлений для обогрева помещений.

Пояснения сравнительных величин приборов отопления

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

Важно! Когда этот вид батарей ставится в домах с большим количеством этажей, рекомендуется иметь собственную котельную станцию, в которой есть узел водоподготовки. Это условие предварительной подготовки теплоносителя связано со свойствами алюминиевых батарей. они могут подвергаться электрохимической коррозии, когда он поступает в некачественном виде через центральную сеть отопления

По этой причине отопительные приборы из алюминия рекомендуется ставить в отдельных системах отопления

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

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

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

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

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Среди большого количества параметров, характеризующие металлы существует и такое понятие как теплопроводность. Ее значение сложно переоценить. Этот параметр применяют при расчете деталей и узлов. Например, шестеренчатых передач. Вообще теплопроводностью занимается целый раздел науки под названием термодинамика.

ГОСТы, ТУ, стандарты

Ключевые слова – изделия огнеупорные;метод определения теплопроводности ;аппаратура;волокнистые и сыпучие огнеупоры;металлургия. Вид стандарта – Стандарты на методы контроля. Вид требований – Документ имеет отметку *

Материалы, стойкие к воздействию электрической дуги, используемые в качестве защитных средств, должны быть несгораемыми, иметь низкую теплопроводность и достаточную толщину для обеспечения механической стойкости.

Ключевые слова – древесина; теплопроводность . Вид стандарта – Стандарты на методы контроля. Управление Ростехрегулирования – 320 – Управление стандартизации и сертификации сырья и материалов.

Ключевые слова – древесина; теплопроводность . Вид стандарта – Стандарты на методы контроля. Обозначение заменяемого в части – ГОСТ 21523.3-87 в части определения теплопроводности .

Вид стандарта – Стандарты на методы контроля. Обозначение заменяемого в части – ГОСТ 21523.3-87, кроме части определения теплопроводности .

Значение в быту и производстве

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

При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях

При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод

Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

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

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.

https://youtube.com/watch?v=Aa90TIZ6Pa0

Теплопроводность латуни и бронзы

В таблице приведены значения теплопроводности латуни, бронзы, а также медно-никелевых сплавов (константана, копели, манганина и др.) в зависимости от температуры — в интервале от 4 до 1273 К.

Теплопроводность латуни, бронзы и других сплавов на основе меди при нагревании увеличивается. По данным таблицы, наибольшей теплопроводностью из рассмотренных сплавов при комнатной температуре обладает латунь Л96. Ее теплопроводность при температуре 300 К (27°С) равна 244 Вт/(м·град).

Также к медным сплавам с высокой теплопроводностью можно отнести: латунь ЛС59-1, томпак Л96 и Л90, томпак оловянистый ЛТО90-1, томпак прокатный РТ-90. Кроме того, теплопроводность латуни в основном выше теплопроводности бронзы. Следует отметить, что к бронзам с высокой теплопроводностью относятся: фосфористая, хромистая и бериллиевая бронзы, а также бронза БрА5.

Медным сплавом с наименьшей теплопроводностью является марганцовистая бронза — ее коэффициент теплопроводности при температуре 27°С равен 9,6 Вт/(м·град).

Теплопроводность медных сплавов всегда ниже теплопроводности чистой меди при прочих равных условиях. Кроме того, теплопроводность медно-никелевых сплавов имеет особенно низкое значение. Самым теплопроводным из них при комнатной температуре является мельхиор МНЖМц 30-0,8-1 с теплопроводностью 30 Вт/(м·град).

Таблица теплопроводности латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов
СплавТемпература, КТеплопроводность, Вт/(м·град)
Медно-никелевые сплавы
Бериллиевая медь300111
Константан зарубежного производства4…10…20…40…80…3000,8…3,5…8,8…13…18…23
Константан МНМц40-1,5273…473…573…67321…26…31…37
Копель МНМц43-0,5473…127325…58
Манганин зарубежного производства4…10…40…80…150…3000,5…2…7…13…16…22
Манганин МНМц 3-12273…57322…36
Мельхиор МНЖМц 30-0,8-130030
Нейзильбер300…400…500…600…70023…31…39…45…49
Латунь
Автоматная латунь UNS C36000300115
Л62300…600…900110…160…200
Л68 латунь деформированная80…150…300…90071…84…110…120
Л80 полутомпак300…600…900110…120…140
Л90273…373…473…573…673…773…873114…126…142…157…175…188…203
Л96 томпак волоченый300…400…500…600…700…800244…245…246…250…255…260
ЛАН59-3-2 латунь алюминиево-никелевая300…600…90084…120…150
ЛМЦ58-2 латунь марганцовистая300…600…90070…100…120
ЛО62-1 оловянистая30099
ЛО70-1 оловянистая300…60092…140
ЛС59-1 латунь отожженая4…10…20…40…80…3003,4…10…19…34…54…120
ЛС59-1В латунь свинцовистая300…600…900110…140…180
ЛТО90-1 томпак оловянистый300…400…500…600…700…800…900124…141…157…174…194…209…222
Бронза
БрА5300…400…500…600…700…800…900105…114…124…133…141…148…153
БрА7300…400…500…600…700…800…90097…105…114…122…129…135…141
БрАЖМЦ10-3-1,5300…600…80059…77…84
БрАЖН10-4-4300…400…50075…87…97
БрАЖН11-6-6300…400…500…600…700…80064…71…77…82…87…94
БрБ2, отожженая при 573К4…10…20…40…802,3…5…11…21…37
БрКд293340
БрКМЦ3-1300…400…500…600…70042…50…55…54…54
БрМЦ-5300…400…500…600…70094…103…112…122…127
БрМЦС8-20300…400…500…600…700…800…90032…37…43…46…49…51…53
БрО10300…400…50048…52…56
БрОС10-10300…400…600…80045…51…61…67
БрОС5-25300…400…500…600…700…800…90058…64…71…77…80…83…85
БрОФ10-1300…400…500…600…700…800…90034…38…43…46…49…51…52
БрОЦ10-2300…400…500…600…700…800…90055…56…63…68…72…75…77
БрОЦ4-3300…400…500…600…700…800…90084…93…101…108…114…120…124
БрОЦ6-6-3300…400…500…600…700…800…90064…71…77…82…87…91…93
БрОЦ8-4300…400…500…600…700…800…90068…77…83…88…93…96…100
Бронза алюминиевая30056
Бронза бериллиевая состаренная20…80…150…30018…65…110…170
Бронза марганцовистая3009,6
Бронза свинцовистая производственная30026
Бронза фосфористая 10%30050
Бронза фосфористая отожженая20…80…150…3006…20…77…190
Бронза хромистая UNS C18200300171

Примечание: Температура в таблице дана в градусах Кельвина!

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи указывает значение теплового потока (в ваттах), который будет проходить через элементарную площадь 1 м2 данного материала при перепаде температур в 1 К. Таким образом, коэффициент теплопередачи имеет размерность [Вт/(м2хК)] (Ватт на квадратный метр и градус Кельвина). Чем лучше теплоизоляция, тем меньше значение коэффициента теплопередачи U и, соответственно, тем меньше будут тепловые потери конструктивного элемента здания. Коэффициент теплопроводности X характеризует способность конкретного материала пропускать тепло. Этот коэффициент имеет следующую размерность: [Вт/(мхК)]. Таким образом, чем меньше значение X, тем лучше подходит конкретный строительный материал в качестве теплоизолятора. Многие распространенные теплоизоляционные материалы, например, минеральное волокно или волокнистая целлюлоза, имеют значение X, равное 0,040 Вт/мхК и потому принадлежат к материалам группы теплопроводности 040. По аналогии с этим определением, материалы, коэффициент теплопроводности которых составляет X = 0,030 Вт/мхК (например, различные виды вспененного полиуретана), относятся к группе теплопроводности 030. Коэффициент теплопередачи двухслойного конструктивного элемента здания (например, стены) вычисляется по следующей формуле через теплопроводность и толщину соответствующего элемента или, соответственно, слоя конкретного материала.

Эмпирическое правило Значение коэффициента теплопередачи U, составляющее 1 Вт/(м2хК), соответствует передаче примерно 60 кВтч/(м2хгод) при температуре в помещении 20 °С и наружных температурах, соответствующих климату Германии.

Если потребление тепловой энергии составляет, например, 55 кВтч/(м2хгод) плюс 12,5 кВтч/(м2хгод) на горячее водоснабжение, то требования стандарта Effizienzhaus 70 по потреблению первичной энергии могут быть удовлетворены только в случае, если в дополнение к ископаемому топливу будет использоваться энергия из возобновляемых источников (например, солнечная энергия, биотопливо и т. п.). Только за счет потребления дополнительной энергии из возобновляемых источников с коэффициентом использования первичной энергии (Primarenergiefaktor) от 0,0 (солнечная энергия) или 0,2 (древесное топливо) можно добиться стопроцентного удовлетворения потребностей в тепловой энергии, используя при этом только 70% традиционного топлива. Традиционные отопительные системы, использующие отопительные котлы, работающие на жидком или газообразном котельном топливе (получаемом из нефти и природного газа), всегда требуют большего объема первичной энергии, чем вы потребляете на свои нужды. Поэтому так называемый коэффициент затрат производства еg, имеет значение, превышающее 1 (с учетом коэффициента производительности котла). Значения коэффициента затрат установки еА (с учетом кпд всей системы отопления, включая коэффициент затрат первичной энергии fp) тоже заметно превышают 1,0 (фактически — от 1,3 до 1,8). Однако спросом пользуются отопительные системы с как можно более низким коэффициентом затрат установки; наиболее выгодными и предпочтительными считаются такие, для которых коэффициент ер приближается к 1. Такие отопительные системы покрывают потребности в тепловой энергии за счет использования возобновляемых источников энергии (например, солнечная энергия, гранулированное древесное топливо) или же производят за счет сжигания топлива из нефти и газа гораздо больше тепловой энергии, нежели требуется вам. Теплоизоляция старых зданий

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

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

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

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий