Conductivité thermique des métaux

Explication des valeurs comparatives des appareils de chauffage

D'après les données présentées ci-dessus, on peut voir que le dispositif de chauffage bimétallique a le taux de transfert de chaleur le plus élevé. Structurellement, un tel appareil est présenté par RIFAR dans un boîtier en aluminium nervuré. dans lequel se trouvent des tubes métalliques, toute la structure est fixée avec un cadre soudé. Ce type de batteries est installé dans les maisons à plusieurs étages, ainsi que dans les chalets et les maisons privées. L'inconvénient de ce type de dispositif de chauffage est son coût élevé.

Important! Lorsque ce type de batterie est installé dans des maisons avec un grand nombre d'étages, il est recommandé d'avoir sa propre chaufferie, qui dispose d'une unité de traitement de l'eau. Cette condition pour la préparation préalable du liquide de refroidissement est associée aux propriétés des batteries en aluminium.

ils peuvent être sujets à la corrosion électrochimique lorsqu'elle pénètre sous une forme de mauvaise qualité à travers le réseau de chauffage central. Pour cette raison, il est recommandé d'installer les radiateurs en aluminium dans des systèmes de chauffage séparés.

Les batteries en fonte dans ce système comparatif de paramètres perdent de manière significative, elles ont un faible transfert de chaleur, un poids important de l'appareil de chauffage. Mais, malgré ces indicateurs, les radiateurs MS-140 sont demandés par la population, ce qui est dû à de tels facteurs:

La durée de fonctionnement sans problème, ce qui est important dans les systèmes de chauffage.
Résistance aux effets négatifs (corrosion) du caloporteur.
Inertie thermique de la fonte.

Ce type d'appareil de chauffage fonctionne depuis plus de 50 ans, pour cela il n'y a aucune différence dans la qualité de la préparation du caloporteur. Vous ne pouvez pas les mettre dans des maisons où il peut y avoir une forte pression de travail du réseau de chauffage, la fonte n'est pas un matériau durable.

Comparaison par d'autres caractéristiques

Une caractéristique du fonctionnement sur batterie - l'inertie - a déjà été mentionnée ci-dessus. Mais pour que la comparaison des radiateurs de chauffage soit correcte, elle doit être effectuée non seulement en termes de transfert de chaleur, mais également dans d'autres paramètres importants:

• pression de travail et maximale ;
• la quantité d'eau contenue;
• Masse.

La limitation de la pression de fonctionnement détermine si le réchauffeur peut être installé dans des bâtiments à plusieurs étages où la hauteur de la colonne d'eau peut atteindre des centaines de mètres. Soit dit en passant, cette restriction ne s'applique pas aux maisons privées, où la pression dans le réseau n'est pas élevée par définition. La comparaison de la capacité des radiateurs peut donner une idée de la quantité totale d'eau dans le système qui devra être chauffée. Eh bien, la masse du produit est importante pour déterminer le lieu et la méthode de sa fixation.

A titre d'exemple, un tableau comparatif des caractéristiques de différents radiateurs de chauffage de même taille est présenté ci-dessous :

Noter. Dans le tableau, un réchauffeur de 5 sections est considéré comme 1 unité, à l'exception d'un réchauffeur en acier, qui est un seul panneau.

Conductivité thermique et densité de l'aluminium

Le tableau montre les propriétés thermophysiques de l'aluminium Al en fonction de la température. Les propriétés de l'aluminium sont données dans une large gamme de températures - de moins 223 à 1527°C (de 50 à 1800 K).

Comme on peut le voir sur le tableau, la conductivité thermique de l'aluminium à température ambiante est d'environ 236 W/(m deg), ce qui permet d'utiliser ce matériau pour la fabrication de radiateurs et de dissipateurs thermiques divers.

En plus de l'aluminium, le cuivre a également une conductivité thermique élevée. Quel métal a la conductivité thermique la plus élevée ? On sait que la conductivité thermique de l'aluminium à moyenne et haute température est encore inférieure à celle du cuivre, cependant, lorsqu'il est refroidi à 50K, la conductivité thermique de l'aluminium augmente considérablement et atteint une valeur de 1350 W/(m deg). Dans le cuivre, à une température aussi basse, la valeur de la conductivité thermique devient inférieure à celle de l'aluminium et s'élève à 1250 W/(m deg).

L'aluminium commence à fondre à une température de 933,61 K (environ 660 ° C), tandis que certaines de ses propriétés subissent des modifications importantes. Les valeurs de propriétés telles que la diffusivité thermique, la densité de l'aluminium et sa conductivité thermique sont considérablement réduites.

La densité de l'aluminium est principalement déterminée par sa température et dépend de l'état d'agrégation de ce métal. Par exemple, à une température de 27 ° C, la densité de l'aluminium est de 2697 kg / m 3, et lorsque ce métal est chauffé à un point de fusion (660 ° C), sa densité devient 2368 kg / m 3. La diminution de la densité de l'aluminium avec l'augmentation de la température est due à sa dilatation lors du chauffage.

d'ici

Le tableau montre les valeurs de conductivité thermique des métaux (non ferreux), ainsi que la composition chimique des métaux et alliages techniques dans la plage de température de 0 à 600°C.

Métaux et alliages non ferreux : nickel Ni, monel, nichrome ; alliages de nickel (selon GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts et K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12, invar; alliages de magnésium (selon GOST 2856-68), électron, platine-rhodium; brasures tendres (selon GOST 1499-70): étain pur, plomb, POS-90, POS-40, POS-30, alliage Rose, alliage de bois. Continuer la lecture →

Quoi tout de même mettre un radiateur ? Je pense que chacun de nous s'est posé la même question lorsque nous sommes arrivés au marché ou dans un magasin de pièces détachées, examinant une vaste sélection de radiateurs pour tous les goûts, satisfaisant même les plus pervers. Voulez-vous deux rangées, trois rangées, plus grandes, plus petites, avec une grande section avec une petite, aluminium, cuivre. C'est exactement de quel métal le radiateur est fait et sera discuté.

Certains croient que le cuivre. Ce sont les vieux croyants originaux, comme on les appelait au 17ème siècle. Oui, si nous ne prenons pas les voitures neuves du 20e siècle, des radiateurs en cuivre ont été installés partout. Quels que soient la marque et le modèle, qu'il s'agisse d'une mini-voiture économique ou d'un camion lourd de plusieurs tonnes. Mais il existe une autre armée de propriétaires de voitures qui affirment que les radiateurs en aluminium sont meilleurs que ceux en cuivre. Parce qu'ils sont installés sur de nouvelles voitures modernes, sur des moteurs lourds qui nécessitent un refroidissement de haute qualité.

Et ce qui est le plus intéressant, ils vont bien. Les deux ont bien sûr leurs avantages et leurs inconvénients. Passons maintenant à une petite leçon de physique. L'indicateur le plus excellent, à mon avis, sont les nombres, à savoir le coefficient de conductivité thermique. En termes simples, il s'agit de la capacité d'une substance à transférer de l'énergie thermique d'une substance à une autre. Celles. nous avons un liquide de refroidissement, un radiateur en métal N-ième et l'environnement. Théoriquement, plus le coefficient est élevé, plus le radiateur prélève rapidement de l'énergie thermique du liquide de refroidissement et la libère plus rapidement dans l'environnement.

Ainsi, la conductivité thermique du cuivre est de 401 W / (m * K) et de l'aluminium - de 202 à 236 W / (m * K). Mais c'est dans des conditions idéales. Il semblerait que le cuivre ait gagné dans ce différend, mais c'est "+1" pour les radiateurs en cuivre. Maintenant, en dehors de tout, il faut considérer la conception même des radiateurs eux-mêmes.

Tubes de cuivre à la base du radiateur, ainsi que des bandes de cuivre du radiateur à air pour transférer la chaleur reçue dans l'environnement. Les grandes alvéoles du radiateur en nid d'abeille permettent de réduire la perte de vitesse d'écoulement de l'air et permettent de pomper un grand volume d'air par unité de temps. Une concentration trop faible de la partie ruban du radiateur réduit l'efficacité du transfert de chaleur et augmente la concentration et la force du chauffage local du radiateur.

J'ai trouvé deux types de radiateurs à base de tubes en aluminium et en acier. Voici la partie non négligeable, car. la conductivité thermique de l'acier est très faible par rapport à l'aluminium, seulement 47 W/(m*K). Et en fait, uniquement en raison de la grande différence de performances, il ne vaut plus la peine d'installer des radiateurs en aluminium avec des tubes en acier. Bien qu'ils soient plus résistants que l'aluminium de race pure et réduisent le risque de fuite à haute pression, par exemple avec une soupape coincée dans le bouchon du vase d'expansion.Une concentration élevée de plaques d'aluminium sur les tubes augmente la surface du radiateur soufflé par l'air, augmentant ainsi son efficacité, mais en même temps, la résistance du flux d'air augmente et le volume d'air pompé diminue.

La politique de prix sur le marché a évolué de telle manière que les radiateurs en cuivre sont beaucoup plus chers que ceux en aluminium. De l'image globale, nous pouvons conclure que ces radiateurs et d'autres sont bons à leur manière. Laquelle choisir de toute façon ? Cette question vous appartient.

Comment calculer correctement la puissance thermique

Une disposition compétente du système de chauffage dans la maison ne peut se passer d'un calcul thermique de la puissance des appareils de chauffage nécessaires au chauffage des locaux. Il existe des méthodes simples et éprouvées pour calculer la puissance calorifique d'un appareil de chauffage. nécessaire pour chauffer la pièce. Il prend également en compte l'emplacement des locaux dans la maison sur les points cardinaux.

• Le côté sud de la maison est chauffé par mètre cube d'espace 35 watts. Energie thermique.
• Les pièces nord de la maison au mètre cube sont chauffées à 40 watts. Energie thermique.

Pour obtenir la puissance thermique totale nécessaire au chauffage des locaux de la maison, il est nécessaire de multiplier le volume réel de la pièce par les valeurs présentées et de les additionner par le nombre de pièces.

Important! Le type de calcul présenté ne peut pas être précis, ce sont des valeurs agrandies, elles sont utilisées pour une présentation générale du nombre requis d'appareils de chauffage. Le calcul des appareils de chauffage bimétalliques, ainsi que des batteries en aluminium, est effectué sur la base des paramètres spécifiés dans les données de passeport du produit

Selon la réglementation, la section d'une telle batterie est égale à 70 unités de puissance (DT)

Le calcul des appareils de chauffage bimétalliques, ainsi que des batteries en aluminium, est effectué sur la base des paramètres spécifiés dans les données de passeport du produit. Selon la réglementation, la section d'une telle batterie est égale à 70 unités de puissance (DT).

Qu'est-ce que c'est, comment comprendre? Le flux thermique de passeport de la section de batterie peut être obtenu à condition de fournir un caloporteur avec une température de 105 degrés. Pour obtenir une température de 70 degrés dans le système de chauffage de retour de la maison. La température initiale dans la pièce est de 18 degrés Celsius.

le liquide de refroidissement est chauffé à 105 degrés

DT= (température du fluide d'alimentation + température du fluide de retour)/2, moins la température ambiante. Multipliez ensuite les données du passeport produit par le facteur de correction, qui sont indiqués dans des ouvrages de référence spéciaux pour différentes valeurs de DT. En pratique, cela ressemble à ceci :

• Le système de chauffage fonctionne en alimentation directe 90 degrés en traitement 70 degrés, température ambiante 20 degrés.
• La formule est (90+70)/2-20=60, DT= 60

D'après l'ouvrage de référence, on cherche un coefficient pour cette valeur, il est égal à 0,82. Dans notre cas, nous multiplions le flux de chaleur 204 par un facteur de 0,82, nous obtenons le flux de puissance réel = 167 W.

Comparatif de puissance thermique

Si vous avez étudié attentivement la section précédente, vous devez comprendre que le transfert de chaleur est fortement affecté par les températures de l'air et du liquide de refroidissement, et que ces caractéristiques ne dépendent pas beaucoup du radiateur lui-même. Mais il y a un troisième facteur - la surface d'échange de chaleur, et ici la conception et la forme du produit jouent un grand rôle. Par conséquent, il est difficile de comparer idéalement un panneau chauffant en acier avec un en fonte, leurs surfaces sont trop différentes.

Le quatrième facteur affectant le transfert de chaleur est le matériau à partir duquel le réchauffeur est fabriqué. Comparez vous-même : 5 sections du radiateur en aluminium GLOBAL VOX d'une hauteur de 600 mm donneront 635 W à DT = 50 °С. La batterie rétro en fonte DIANA (GURATEC) de même hauteur et de même nombre de sections ne peut délivrer que 530 W dans les mêmes conditions (Δt = 50 °C). Ces données sont publiées sur les sites officiels des fabricants.

Noter. Les caractéristiques des produits aluminium et bimétalliques en termes de puissance thermique sont quasiment identiques, il est inutile de les comparer.

Vous pouvez essayer de comparer l'aluminium avec un radiateur à panneaux en acier, en prenant la taille standard la plus proche qui convient à la taille. Les 5 profilés aluminium GLOBAL mentionnés de 600 mm de haut ont une longueur totale d'environ 400 mm, ce qui correspond au panneau en acier KERMI 600x400. Il s'avère que même un appareil en acier à trois rangées (type 30) ne fournira que 572 W à Δt = 50 °C. Mais gardez à l'esprit que la profondeur du radiateur GLOBAL VOX n'est que de 95 mm et que les panneaux KERMI font presque 160 mm. C'est-à-dire que le transfert de chaleur élevé de l'aluminium se fait sentir, ce qui se reflète dans les dimensions.

Dans les conditions d'un système de chauffage individuel d'une maison privée, des batteries de même puissance, mais constituées de métaux différents, fonctionneront différemment. Par conséquent, la comparaison est tout à fait prévisible :

1. Les produits bimétalliques et en aluminium se réchauffent et se refroidissent rapidement. Donnant plus de chaleur sur une période de temps, ils renvoient de l'eau plus froide au système.
2. Les radiateurs à panneaux en acier occupent une position intermédiaire, car ils transfèrent la chaleur de manière moins intensive. Mais ils sont moins chers et plus faciles à installer.
3. Les plus inertes et les plus chers sont les réchauffeurs en fonte, ils se caractérisent par un long échauffement et refroidissement, ce qui entraîne un léger retard dans la régulation automatique du débit de liquide de refroidissement par les têtes thermostatiques.

Tout ce qui précède mène à une conclusion simple.

Peu importe le matériau dont est fait le radiateur, l'essentiel est qu'il soit correctement sélectionné en termes de puissance et convienne à l'utilisateur à tous égards. En général, à titre de comparaison, il ne fait pas de mal de se familiariser avec toutes les nuances du fonctionnement d'un appareil particulier, ainsi que l'endroit où celui-ci peut être installé

Calcul de la puissance thermique

Pour organiser le chauffage des locaux, il est nécessaire de connaître la puissance requise pour chacun d'eux, puis de calculer le transfert de chaleur du radiateur. La consommation de chaleur pour chauffer une pièce est déterminée de manière assez simple. Selon l'emplacement, la valeur de chaleur pour chauffer 1 m3 d'une pièce est prise, elle est de 35 W/m3 pour le côté sud du bâtiment et de 40 W/m3 pour le nord. Le volume réel de la pièce est multiplié par cette valeur et nous obtenons la puissance requise.

Attention! La méthode ci-dessus de calcul de la puissance requise est élargie, ses résultats ne sont pris en compte qu'à titre indicatif. Pour calculer les batteries aluminium ou bimétalliques, il faut partir des caractéristiques précisées dans la documentation constructeur

Conformément aux normes, la puissance de 1 section du radiateur y est donnée à DT = 70. Cela signifie que 1 section donnera le flux de chaleur spécifié à une température de liquide de refroidissement à l'alimentation de 105 ºС, et au retour - 70 ºС. Dans ce cas, la température calculée de l'environnement interne est supposée être de 18 ºC

Pour calculer les batteries aluminium ou bimétalliques, il faut partir des caractéristiques spécifiées dans la documentation du fabricant. Conformément aux normes, la puissance de 1 section du radiateur y est donnée à DT = 70. Cela signifie que 1 section donnera le flux de chaleur spécifié à une température de liquide de refroidissement à l'alimentation de 105 ºС, et au retour - 70 ºС. Dans ce cas, la température de conception de l'environnement interne est supposée être de 18 ºC.

Sur la base de notre tableau, le transfert de chaleur d'une section d'un radiateur bimétallique d'une taille interaxiale de 500 mm est de 204 W, mais uniquement à une température dans le tuyau d'alimentation de 105 ºС. Dans les systèmes modernes, en particulier les systèmes individuels, il n'y a pas de température aussi élevée, respectivement, et la puissance de sortie diminuera. Pour connaître le flux de chaleur réel, vous devez d'abord calculer le paramètre DT pour les conditions existantes à l'aide de la formule :

DT = (tsub + trev) / 2 - troom, où :

• tsub - température de l'eau dans la canalisation d'alimentation;
• tobr - le même, dans la ligne de retour;
• troom est la température à l'intérieur de la pièce.

Après cela, le transfert de chaleur de la plaque signalétique du radiateur de chauffage est multiplié par le facteur de correction, pris en fonction de la valeur de DT selon le tableau :

Par exemple, avec un programme de refroidissement de 80/60 ºС et une température ambiante de 21 ºС, le paramètre DT sera égal à (80 + 60) / 2 - 21 = 49, et le facteur de correction sera de 0,63. Alors le flux de chaleur d'une section du même radiateur bimétallique sera de 204 x 0,63 = 128,5 W. Sur la base de ce résultat, le nombre de sections est sélectionné.

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

Impuretés dans les alliages de cuivre

d'ici

Les impuretés contenues dans le cuivre (et, bien sûr, interagissant avec lui) sont divisées en trois groupes.

Solutions solides se formant avec du cuivre

Ces impuretés comprennent l'aluminium, l'antimoine, le nickel, le fer, l'étain, le zinc, etc. Ces additifs réduisent considérablement la conductivité électrique et thermique. Les nuances principalement utilisées pour la production d'éléments conducteurs comprennent M0 et M1. Si l'antimoine est contenu dans la composition de l'alliage de cuivre, alors son travail à chaud par pression est beaucoup plus difficile.

Impuretés qui ne se dissolvent pas dans le cuivre

Ceux-ci incluent le plomb, le bismuth, etc. N'affectant pas la conductivité électrique du métal de base, ces impuretés rendent difficile son traitement sous pression.

Impuretés qui forment des composés chimiques cassants avec le cuivre

Ce groupe comprend le soufre et l'oxygène, ce qui réduit la conductivité électrique et la résistance du métal de base. La présence de soufre dans l'alliage de cuivre facilite grandement son usinabilité par découpe.