Теплопроводность меди и нержавеющей стали

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.
Читайте также:  Как вернуть форматированные файлы

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.

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.
Читайте также:  Ваз 2114 супер авто или приора

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.

Медные трубы использовались ещё 5 000 лет назад и до сих пор они сохранили свое рабочее состояние. Об этом свидетельствует факт нахождения водопроводной системы в пирамиде Хеопса. Электропроводность меди превышает стальную в 5 раз, а в некислотной среде медь не поддается коррозии. Системы отопления даже из тонкостенных медных труб имеют большую прочность и долговечность. Они не подвержены влиянию таких факторов, как перемена давления и температура теплоносителя в системе, форма таких труб остается неизменной.

Медь не реагирует на низкие температуры, и это свойство позволяет продолжать их монтаж при минусовой погоде. Все эти свойства меди не только позволяют, но делают её использование преимущественным перед другими материалами в системах отопления. Однако, есть большой минус — цена меди высока по причине большой востребованности и нехватки возможного объема производства.

Отопительная система с медными трубами

Недостатки:

  • Чтобы не вызывать наружных коррозийных процессов, повреждающих трубу насквозь, необходимо использовать медные трубы в защитном покрытии и укутывать теплоизоляционными материалами в процессе монолитного монтажа стен. Применение защитной оболочки и теплоизоляции также позволит избежать воздействия на систему блуждающих токов и абразивного износа раньше гарантийного срока.
  • Нельзя использовать медь в сочетании с алюминиевыми элементами в сантехнике, это вызывает электрохимическую коррозию.
  • Медные трубы отличаются высокой стоимостью, однако, сантехнические аксессуары для монтажа гораздо дешевле пластиковых элементов, что в целом делает монтаж медной системы сопоставимым по ценам металлопластиковой.
  • Соединять трубы, из меди и другого материала, можно только посредством латунных переходников или арматуры.

Когда целесообразно использовать медные трубы?

Медные трубы обеспечивают высокую прочность к воздействию температур более 100˚С, существующих в системах центрального отопления, которые работают на твёрдотопливных котлах.

Можно проводить прокладку труб на стене, не теряя эстетичного вида.

Долговечность медных труб сравнима со сроком эксплуатации дома, поэтому если нет ограничений в финансах — монтаж таких труб будет оправдан.

Трубы из альтернативных материалов

Чтобы разобраться, когда какие трубы можно применить в отоплении, их нужно сравнить по нескольким параметрам и ответить на ряд вопросов:

  • Какова будет система отопления — принудительная или самотечная.
  • Вид монтажа трубы — внутри или снаружи стены, простая или сложная конфигурация системы.
  • Максимальная и рабочая величина давления и температуры в системе.
  • Цена

Проанализировав эти данные можно подобрать свой вариант.

Железные трубы

Сегодня на рынке предлагается большой выбор железных труб, хотя использование их свелось к применению в системе самотечного автономного отопления с использованием труб большого размера. Главным достоинством этих труб остается прочность, их нельзя повредить механическим способом. Они стойки к высоким температурам (более 1500˚С) и давлениям. Влага мало действует на металл, так как при длительной циркуляции одного и того же теплоносителя в системе кислород из неё быстро испаряется. Практика эксплуатации железных труб показывает, что срок службы у них более 20 лет.

Недостатком считается сложность монтажа, нужен квалифицированный сварщик для соединения труб, что ведет к значительному удорожанию конструкции, да и ремонт в уже обжитой комнате приведет к порче обоев и мебели, если ее невозможно будет отодвинуть. Железные трубы подвержены коррозии, поэтому монтировать их внутрь стены нецелесообразно. Также железные трубы имеют не очень привлекательный вид и ежегодно нуждаются в покраске. А вот большая теплопроводность внутри помещения является достоинством, увеличивает теплоотдачу, тогда как, проходя по неотапливаемым участкам, может значительно терять тепло и требует изоляции. Цена таких труб не высокая.

Читайте также:  Faces программа для создания фоторобота

Пропиленовые трубы

Пропиленовые трубы тоже не так дороги, имеют небольшой вес, внутренняя поверхность у них гладкая, что препятствует нарастанию известкового налета, не ржавеют. Трубы из пропилена сохраняют долго свой внешний вид и не нуждаются в покраске. Срок службы относительно недолог — 20 лет, но зато они устойчивы к низким температурам и применение их на загородных дачах, когда хозяева оставляют надолго помещение без присмотра, здесь применение таких труб будет кстати.

К сожалению, система из полипропиленовых труб малопригодна для ремонта. И придется заменять весь участок. Низкая жесткость труб предполагает дополнительное крепление, чтобы под воздействием температур она не сильно прогибалась. Трубы имеют низкую термостойкость не более 70˚С, а климатические условия страны требуют большего нагрева труб, чтобы обеспечить комфорт в доме. Цена невысокая.

Металлопластиковые трубы

Металлопластиковые трубы стали очень популярны, потому что сочетают в себе лучшие качества стальных и пластиковых труб. Труба состоит из трех слоев. Основа — алюминиевая фольга, толщиной 0,2−0,3 мм, покрытая слоем пластика, защищающим металл от негативного воздействия агрессивных компонентов окружающей среды, и внутренний тонкий слой, нанесенный на фольгу для предотвращения появления различных осадков внутри просвета трубы. Соединение слоев осуществлено особым клеем с высокой адгезией к обоим компонентам — полимеру и металлу. Именно клеящий состав придает трубе прочность и эластичность.

Достоинствами металлопластиковых труб можно считать гладкую поверхность, эстетичный вид, легкость монтажа, не требующего специального оборудования. Также к ним следует отнести долговечность — 50 лет, экономия при раскрое и отсутствие остатков. Металлопластиковые трубы не проводят блуждающих токов, у них нет температурного расширения и их смело можно монтировать в стену.

К недостаткам следует отнести цену на всю систему, трубы сами недороги, а вот аксессуары к ним недешевы. Соединительные элементы имеют зауженное сечение, это снижает проходимость трубопровода, а при минусовых температурах произойдет разрыв. Их нельзя использовать в домах дачного типа.

Трубы из нержавеющей стали

Трубы из нержавеющей стали могут конкурировать с медными теплоносителями по цене и качеству. Такие трубы не ржавеют и не подвержены внутреннему загрязнению. Они имеют высокую теплопроводность и большой срок службы — 50 лет. Производятся сварные трубы, их можно использовать в отопительной системе, но есть вероятность протечки по шву, а ремонт обойдется недешево. Бесшовные трубы имеют больший срок службы, но и стоят гораздо дороже. Применять в отопительной системе целесообразно только тонкостенные трубы, но монтаж должен производить специалист.

Если рассмотреть отопление в квартире, то по надежности все трубы соответствуют предъявляемым требованиям. Медь и нержавеющая сталь — это самый дорогой, но универсальный материал, но все же преимущество металлопластиковых труб для отопления в современной квартире — это их малая теплопроводность, удастся избежать тепловых потерь, монтируя их в стену или под плинтус, невысокая цена и возможность самому смонтировать систему отопления без специальной квалификации. Медные трубы, обладающие высокой теплопроводностью, необходимо изолировать, чтобы проложить внутрь стены, они дороги для прокладки их в квартире. А вот в загородном доме медные трубы будут хорошим решением для тех, у кого финансы не ограничены. Они эстетичны, надежны и долговечны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *