Во многих отраслях современной промышленности очень широко используется такой материал, как медь. Электропроводность у этого металла очень высокая. Этим и объясняется целесообразность его применения прежде всего в электротехнике. Из меди получаются проводники с отличными эксплуатационными характеристиками. Конечно же, используется этот металл не только в электротехнике, но и в других отраслях промышленности. Объясняется его востребованность в том числе и такими его качествами, как стойкость к коррозионным разрушениям в ряде агрессивных сред, тугоплавкость, пластичность и т.д.

Историческая справка

Медь является металлом, известным человеку с глубокой древности. Объясняется раннее знакомство людей с эти материалом прежде всего его широкой распространенностью в природе в виде самородков. Многие ученые считают, что именно медь была первым металлом, восстановленным человеком из кислородных соединений. Когда-то горные породы просто нагревали на костре и резко остужали, в результате чего они растрескивались. Позднее восстановление меди начали производить на кострах с добавлением угля и поддувом мехами. Совершенствование этого способа в конечном итоге привело к созданию Еще позже этот металл начали получать методом окислительной плавки руд.

Медь: электропроводность материала

В спокойном состоянии все свободные электроны любого металла вращаются вокруг ядра. При подключении внешнего источника воздействия они выстраиваются в определенной последовательности и становятся носителями тока. Степень способности металла пропускать сквозь себя последний и называется электропроводностью. Единицей ее измерения в Международной СИ является сименс, определяемый как 1 См = 1 Ом -1 .

Электропроводность меди очень высока. По этому показателю она превосходит все известные на сегодня неблагородные металлы. Лучше нее ток пропускает только серебро. Показатель электропроводности меди составляет 57х104 см -1 при температуре в +20 °С. Благодаря такому своему свойству этот металл на данный момент является самым распространенным проводником из всех используемых в производственных и бытовых целях.

Медь отлично выдерживает постоянные и к тому же отличается надежностью и долговечностью. Помимо всего прочего, этот металл характеризуется и высокой температурой плавления (1083,4 °С). А это, в свою очередь, позволяет меди долгое время работать в нагретом состоянии. По распространенности в качестве проводника тока конкурировать с этим металлом может только алюминий.

Влияние примесей на электропроводность меди

Конечно же, в наше время для выплавки этого красного металла используются гораздо более совершенные методики, чем в древности. Однако и сегодня получить совершенно чистый Cu практически невозможно. В меди всегда присутствуют разного рода примеси. Это могут быть, к примеру, кремний, железо или бериллий. Между тем, чем больше примесей в меди, тем меньше показатель ее электропроводности. Для изготовления проводов, к примеру, подходит только достаточно чистый металл. Согласно нормативам, для этой цели можно использовать медь с количеством примесей, не превышающем 0.1 %.

Очень часто в этом металле содержится определенный процент серы, мышьяка и сурьмы. Первое вещество значительно снижает пластичность материала. Электропроводность меди и серы сильно различается. Ток эта примесь совершенно не проводит. То есть является хорошим изолятором. Однако на электропроводность меди сера не влияет практически никак. То же самое касается и теплопроводности. С сурьмой и мышьяком наблюдается обратная картина. Эти элементы электропроводность меди способны снижать значительно.

Сплавы

Разного рода добавки могут использоваться и специально для повышения прочности такого пластичного материала, как медь. Электропроводность ее они также снижают. Но зато их применение позволяет значительно продлить срок службы разного рода изделий.

Чаще всего в качестве повышающей прочность меди добавки используется Cd (0.9 %). В результате получается кадмиевая бронза. Ее проводимость составляет 90 % от проводимости меди. Иногда вместо кадмия в качестве добавки используют также алюминий. Проводимость этого металла составляет 65 % от этого же показателя меди. Для повышения прочности проводов в виде добавки могут применяться и другие материалы и вещества — олово, фосфор, хром, бериллий. В результате получается бронза определенной марки. Соединение меди с цинком называется латунью.

Характеристики сплавов

Зависеть может не только от количества имеющихся в них примесей, но и от других показателей. К примеру с повышением температуры нагрева способность меди пропускать сквозь себя ток снижается. Оказывает влияние на электропроводность такой проволоки даже способ ее изготовления. В быту и на производстве могут использоваться как мягкие отожженные медные проводники, так и твердотянутые. У первой разновидности способность пропускать сквозь себя ток выше.

Однако больше всего влияют, конечно же, используемые добавки и их количество на электропроводность меди. Таблица ниже представляет читателю исчерпывающую информацию относительно способности пропускать ток наиболее распространенных сплавов этого металла.

Электропроводность медных сплавов

Сплав	Состояние (О — отожженная, Т-твердотянутая)	Электропроводность (%)
Чистая медь
Оловянная бронза (0.75 %)
Кадмиевая бронза (0.9 %)
Алюминиевая бронза (2,5 % А1, 2 % Sn)
Фосфористая бронза (7 % Sn, 0,1 % Ρ)

Электропроводность латуни и меди сравнима. Однако у первого металла этот показатель, конечно же, немного ниже. Но при этом он и выше, чем у бронз. В качестве проводника латунь используется довольно-таки широко. Ток она пропускает хуже меди, но при этом и стоит дешевле. Чаще всего из латуни делают контакты, зажимы и различные детали для радиоаппаратуры.

Медные сплавы высокого сопротивления

Такие проводниковые материалы применяют в основном при изготовлении резисторов, реостатов, измерительных приборов и электронагревательных устройств. Чаще всего для этой цели используются медные сплавы константан и манганин. Удельное сопротивление первого (86 % Cu, 12 % Mn, 2 % Ni) составляет 0.42-0.48 мкОм/м, а второго (60 % Cu, 40 % Ni) — 0.48-0.52 мкОм/м.

Связь с коэффициентом теплопроводности

Меди - 59 500 000 См/м. Этот показатель, как уже упоминалось, верен, однако только при температуре +20 о С. Между коэффициентом теплопроводности любого металла и удельной проводимостью существует определенная связь. Устанавливает его закон Видемана — Франца. Выполняется он для металлов при высоких температурах и выражается в такой формуле: K/γ = π 2 / 3 (k/e) 2 T, где y — удельная проводимость, k — постоянная Больцмана, e — элементарный заряд.

Разумеется, существует подобная связь и у такого металла, как медь. Теплопроводность и электропроводность у нее очень высокие. На втором месте после серебра она находится по обоим этим показателям.

Соединение медных и алюминиевых проводов

В последнее время в быту и промышленности начало использоваться электрооборудование все более высокой мощности. Во времена СССР проводка изготавливалась в основном из дешевого алюминия. Новым требованиям ее эксплуатационные характеристики, к сожалению, уже не соответствуют. Поэтому сегодня в быту и в промышленности очень часто меняются на медные. Основным преимуществом последних, помимо тугоплавкости, является то, что при окислительном процессе их токопроводящие свойства не уменьшаются.

Часто при модернизации электросетей алюминиевые и медные провода приходится соединять. Делать это напрямую нельзя. Собственно, электропроводность алюминия и меди различается не слишком сильно. Но только у самих этих металлов. Окислительные же пленки у алюминия и меди свойства имеют неодинаковые. Из-за этого значительно снижается проводимость в месте соединения. Окислительная пленка у алюминия отличается гораздо большим сопротивлением, чем у меди. Поэтому соединение этих двух разновидностей проводников должно производиться исключительно через специальные переходники. Это могут быть, к примеру, зажимы, содержащие пасту, защищающую металлы от появления окиси. Данный вариант переходников обычно используется при на улице. В помещениях чаще применяются ответвительные сжимы. В их конструкцию входит специальная пластина, исключающая прямой контакт между алюминием и медью. При отсутствии таких проводников в бытовых условиях вместо скручивания проводов напрямую рекомендуется использовать шайбу и гайку в качестве промежуточного «мостика».

Физические свойства

Таким образом, мы выяснили, какая электропроводность у меди. Показатель этот может меняться в зависимости от входящих в состав этого металла примесей. Однако востребованность меди в промышленности определяется и другими ее полезными физическими свойствами, получить информацию о которых можно из представленной ниже таблицы.

Физические характеристики Cu

Параметр	Значение
	Гранецентрированная кубическая, а=3.6074 Å
Атомный радиус
Удельная теплоемкость	385,48 дж/(кг·К) при +20 о С
Теплопроводность	394,279 вт/(м·К) при +20 о С
Электрическое сопротивление	1,68·10-8 Ом·м
Коэффициент линейного расширения
Твердость
Предел прочности при растяжении

Химические свойства

По таким характеристикам медь, электропроводность и теплопроводность которой очень высокие, занимает промежуточное положение между элементами первой триады восьмой группы и щелочными первой группы таблицы Менделеева. К основным ее химическим свойствам относят:

склонность к комплексообразованию;

способность давать окрашенные соединения и нерастворимые сульфиды.

Наиболее характерным для меди является двухвалентное состояние. Сходства с щелочными металлами она не имеет практически никакого. Химическая активность ее также невелика. В присутствии СО 2 или же влаги на поверхности меди образуется зеленая карбонатная пленка. Все соли меди являются ядовитыми веществами. В одно- и двухвалентном состоянии этот металл образует очень устойчивые Наибольшее значение для промышленности имеют аммиачные.

Сфера использования

Высокая тепло- и электропроводность меди определяет ее широкое применение в самых разных отраслях промышленности. Конечно же, чаще всего этот металл используется в электротехнике. Однако это далеко не единственная сфера его применения. Помимо всего прочего, медь может использоваться:

в ювелирном деле;

в архитектуре;

при сборке водопроводных и отопительных систем;

в газопроводах.

Для изготовления разного рода ювелирных изделий используется в основном сплав меди с золотом. Это позволяет увеличить стойкость украшений к деформациям и истиранию. В архитектуре медь может использоваться при облицовке кровель и фасадов. Основным преимуществом такой отделки является долговечность. К примеру, листами именно этого металла обшита крыша широко известной архитектурной достопримечательности — католического собора в немецком городе Хильдесхайме. Медная кровля этого здания надежно защищает его внутреннее пространство вот уже почти 700 лет.

Инженерные коммуникации

Основными преимуществами медных водопроводов также являются долговечность и надежность. Кроме того, этот металл способен придавать воде особые уникальные свойства, делая ее полезной для организма. Для сборки газопроводов и систем отопления медные трубы также подходят идеально - в основном благодаря своей коррозийной стойкости и пластичности. При аварийном повышении давления такие магистрали способны выдерживать гораздо большую нагрузку, чем стальные. Единственным недостатком медных трубопроводов является их дороговизна.

Теплопроводность - легированная сталь

Cтраница 1

Теплопроводность легированных сталей значительно ниже, чем углеродистых. Поэтому нагрев легированных сталей, во избежание образования трещин и коробления, необходимо осуществлять очень медленно. В некоторых случаях при нагреве до высоких температур производятся температурные остановки для выравнивания температуры по всему объему изделия. Пониженная теплопроводность легированных сталей требует также увеличения времени выдержки.  

Теплопроводность легированных сталей меньше теплопроводности углеродистых сталей, вследствие чего изделия из этих сталей нужно нагревать медленнее.  

Низкая электропроводность и теплопроводность легированных сталей, содержащих никель, хром, марганец, кремний и другие элементы, объясняется образованием этими элементами твердых растворов с железом.  

Помимо химического состава, на теплопроводность легированных сталей сильно влияет ее состояние.  

Теплопроводность титана составляет - 14 0 Вт / м град, что несколько ниже теплопроводности легированной стали. Материал хорошо куется, штампуется, обрабатывается резанием. Сварка изделий из титана производится вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона. В последнее время титан используется для изготовления широкого ассортимента труб, листа, проката.  

Теплопроводность титана составляет - 14 0 Вт / (м - К), что несколько ниже теплопроводности легированной стали. Материал хорошо куется, штампуется, обрабатывается резанием. Сварка изделий из титана производится вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона. В последнее время титан используется для изготовления широкого ассортимента труб, листа, проката.  

Потерю тепла можно определить на основе законов теплопроводности, считая высоту конуса и среднюю площадь поперечного сечения в форме кольца соответственно как длину и площадь, через которые проводится тепло. Теплопроводность легированных сталей изменяется с изменением температуры.  

Легирующие элементы значительно понижают теплопроводность-стали. Теплопроводность легированной стали может быть в несколько раз ниже теплопроводности простой углеродистой, поэтому легированную сталь следует нагревать для термической обработки более медленно и равномерно, чем углеродистую. В противном случае возможно коробление изделий или появление трещин.  

Теплопроводность низколегированных сталей находится на уровне 33 - 35 вт / (м-град) при комнатной температуре и с повышением температуры падает. Если теплопроводность легированных сталей при комнатной температуре равна 23 - 36 вт / (м-град), то с повышением температуры она изменяется мало. Если теплопроводность меньше 23 вт / (м град), то с увеличением температуры Я, увеличивается. Таким образом, при высоких температурах (800 - 1200 С) коэффициент теплопроводности сталей различных марок практически выравнивается.  

Различие в термической обработке легированной и углеродистой сталей заключается в выборе температуры и скорости нагрева, времени выдержки при этих температурах и в способе охлаждения. Это объясняется тем, что теплопроводность легированной стали значительно меньше углеродистой из-за наличия в первой легирующих элементов.  

При наличии разного рода примесей (сплавы) коэффициент теплопроводности металлов резко убывает. Например, увеличение содержания углерода в стали приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности. Коэффициент теплопроводности легированных сталей за счет присадок еще более низок. При температуре 100 С коэффициент теплопроводности армко-железа (99 9 % Fe) равен 60, что примерно в 5 раз превышает К высоколегированной аустенитной стали. При этом рост температуры приводит к увеличению коэффициента теплопроводности высоколегированных сталей. Наоборот, коэффициент теплопроводности углеродистых и низколегированных сталей уменьшается при увеличении температуры.  

Термообработка легированных сталей имеет свои технологические особенности. Они заключаются в различии температур нагрева и скорости охлаждения, выдерж-ки при заданных температурах, в способах охлаждения. Это объясняется тем, что теплопроводность легированных сталей меньше, поэтому нагревать их следует осторожно, особенно при наличии в них вольфрама. Критические точки легированных сталей тоже неодинаковы и - резко отличаются от углеродистых.  

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Плотность железа, удельная теплоемкость, теплопроводность: таблица свойств

В таблице приведена плотность железа d, а также значения его удельной теплоемкости Cp, температуропроводности a, коэффициента теплопроводности λ, удельного электрического сопротивления ρ, функции Лоренца L/L0 при различных температурах - в диапазоне от 100 до 2000 К.

Свойства железа существенно зависят от температуры: при нагревании этого металла его плотность, теплопроводность и температуропроводность уменьшаются, а значение удельной теплоемкости железа растет.

Плотность железа равна 7870 кг/м3 при комнатной температуре. При нагревании железа его плотность снижается. Поскольку железо является основным элементом в составе стали, то плотность железа определяет и значение плотности стали. Зависимость плотности железа от температуры слабая - при его нагревании плотность металла снижается и принимает минимальное значение 7040 кг/м3 при температуре плавления, равной 1810 К или 1537°С.

Удельная теплоемкость железа, по данным таблицы, имеет значение 450 Дж/(кг·град) при температуре 27°С. В зависимости от структуры удельная теплоемкость твердого железа при увеличении температуры изменяется по-разному. По значениям в таблице видны характерный максимум теплоемкости железа вблизи Tc и скачки при структурных переходах и при плавлении.

В расплавленном состоянии свойства железа претерпевают изменения. Так, плотность жидкого железа уменьшается и становиться равной 7040 кг/м3. Удельная теплоемкость железа в расплавленном состоянии имеет величину 835 Дж/(кг·град), а теплопроводность железа снижается до значения 39 Вт/(м·град). При этом удельное электрическое сопротивление этого металла увеличивается и при 2000 К принимает значение 138·10-8 Ом·м.

Теплопроводность железа при комнатной температуре равна 80 Вт/(м·град). С ростом температуры теплопроводность железа снижается - она имеет отрицательный температурный коэффициент в области температуры 100-1042 К, а затем начинает слабо расти. Минимальное значение теплопроводности железа составляет 25,4 Вт/(м·град) вблизи точки Кюри. При β-γ переходе наблюдается слабое изменение теплопроводности, которое также имеет место и при γ-δ переходе.

Теплопроводность железа резко падает по мере увеличения количества примесей, особенно кремния и серы. Наивысшей теплопроводностью обладает очень чистое электролитическое железо - его теплопроводность при 27°С равна 95 Вт/(м·град).

Зависимость коэффициента теплопроводности железа от температуры также определяется степенью чистоты этого металла. Чем железо чище, тем выше его теплопроводность и тем больше по абсолютной величине она снижается с повышением температуры.

Источники:

1. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967.

thermalinfo.ru

Теплопроводность - сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Теплопроводность - сталь

Cтраница 1

Теплопроводность стали при увеличении в ней содержания хрома уменьшается.  

Теплопроводность стали РФ1 примерно в 2 раза ниже теплопровод-ностиуглеродистой стали с тем же содержанием углерода.  

Теплопроводность стали понижают примеси, особенно хром и никель.  

Теплопроводность стали в зависимости от ее состава может быть также определена по формулам Р. Е. Кржижановского, составленным на основе предположения, что в равновесном структурном состоянии теплопроводность стали является функцией содержания в ней легирующих элементов и температуры.  

Теплопроводность сталей и чугунов, помимо химического состава, существенно зависит от условий термической обработки, что объясняется различной теплопроводностью присутствующих структур.  

Теплопроводность стали: зависит от содержания углерода и легирующих элементов, чем их больше в стали, тем меньшей теплопроводностью она обладает. Следовательно, изделия из малоуглеродистой или малолегированой стали нагревают быстрее, чем из высокоуглеродистой или высоколегированной.  

Теплопроводность стали зависит от температуры, химического состава и состояния. Легированные стали имеют меньшую теплопроводность, чем углеродистые, а теплопроводность стали в литом состоянии ниже, чем в деформированном. Поэтому легированные стали и стали в литом состоянии (слитки) нагревают обычно медленнее.  

Поскольку теплопроводность стали снижается с увеличением легирования и увеличивается с повышением температуры (фиг.  

От теплопроводности сталей в значительной мере зависит срок службы инструмента, поскольку его поверхностные слои разогреваются до высоких температур. При лучшем отводе тепла сталь лучше сохраняет свою твердость и износостойкость: Срок службы работающих в тяжелых условиях инструментов горячей штамповки возрос в несколько раз после того, как материал инструментов заменили высокотеплопроводной сталью. Теплопроводность имеет большое практическое значение для нагрева и охлаждения крупногабаритных инструментов и блоков инструментов. Внутренняя часть блока инструментов в одних и тех же условиях нагревается и охлаждается тем быстрее, чем выше теплопроводность материала блока.  

Коэффициент теплопроводности стали равен 40, а алюминия 175 - 200 ккал / м - час град.  

Коэффициент теплопроводности стали равен 40, а алюминия 175 - 200 ккал / м час-град.  

Коэффициент теплопроводности стали Кс 39 ккал / м2 час С, чугуна г 54 ккал / м час С, воздуха Яв 0 02 ккал / м час С.  

www.ngpedia.ru

17. Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Теплоемкость – это способность вещества поглощать теплоту при нагреве. Ее характеристикой является удельная теплоемкость – количество энергии, поглощаемой единицей массы при нагреве на один градус. От величины теплопроводности зависит возможность появления трещин в металле. Если теплопроводность низкая, то риск возникновения трещин увеличивается. Так, легированные стали имеют теплопроводность, которая в пять раз меньше, чем теплопроводность меди и алюминия. Размер теплоемкости влияет на уровень расходуемого топлива на нагрев заготовки до определенной температуры.

У металлических сплавов удельная теплоемкость находится в пределах 100-2000 Дж/(кг*К). У большинства металлов теплоемкость составляет 300–400 Дж/(кг*К). Теплоемкость металлических материалов растет с повышением температуры. Полимерные материалы, как правило, имеют удельную теплоемкость 1000 Дж/(кг?К) и более.

Электрические свойства материалов характеризуются наличием носителей зарядов электронов или ионов и свободой их передвижения под действием электрического поля.

Высокие энергии ковалентной и ионной связи сообщают материалам с этими типами связи свойства диэлектрика. Их слабая электрическая проводимость обусловлена влиянием примесей, причем под влиянием влаги, образующей с примесями проводящие растворы, электропроводность таких материалов возрастает.

Материалы с разными типами связи имеют различные температурные коэффициенты электросопротивления: у металлов он положителен, у материалов с ковалентным и ионным типом связи – отрицателен. При нагреве металлов концентрация носителей зарядов – электронов не увеличивается, а сопротивление их движению возрастает из-за увеличения амплитуд колебаний атомов. В материалах с ковалентной или ионной связью при нагреве концентрация носителей зарядов повышается настолько, что нейтрализуется влияние помех от увеличения колебаний атомов.

Теплопроводностью называется перенос тепловой энергии в твердых телах, жидкостях и газах при макроскопической неподвижности частиц. Перенос теплоты происходит от более горячих частиц к холодным и подчиняется закону Фурье.

Теплопроводность зависит от типа межатомной связи, температуры, химического состава и структуры материала. Теплота в твердых телах переносится электронами и фононами.

Механизм передачи теплоты, в первую очередь, определяется типом связи: в металлах теплоту переносят электроны; в материалах с ковалентным или ионным типом связи – фононы. Самым теплопроводным является алмаз. В полупроводниках при весьма незначительной концентрации носителей заряда теплопроводность17б осуществляется в основном фононами. Чем совершеннее кристаллы, тем выше их теплопроводность. Монокристаллы лучше проводят теплоту, чем поликристаллы, так как границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают электросопротивление. Кристаллическая решетка создает периодическое энергетическое пространство, в котором передача теплоты электронами или фононами облегчена по сравнению с аморфным состоянием.

Чем больше примесей содержит металл, мельче зерна и больше искажена кристаллическая решетка, тем меньше теплопроводность. Чем больше размеры зерен, тем выше теплопроводность. Легирование вносит искажение в кристаллические решетки твердых растворов и понижает теплопроводность по сравнению с чистым металлом – основой сплава. Структурные составляющие, представляющие дисперсные смеси нескольких фаз (эвтектики, эвтектоиды), снижают теплопроводность. Структуры с равномерным распределением частиц фаз имеют меньшую теплопроводность, чем основа сплава. Предельным видом подобной структуры является пористый материал. По сравнению с твердыми телами газы являются теплоизоляторами.

Графит имеет высокую теплопроводность. При передаче теплоты параллельно слоям атомов углерода базисной плоскости теплопроводность графита превышает теплопроводность меди более чем в 2 раза

Разветвленные пластины графита в сером чугуне имеют структуру монокристалла, и поэтому он имеет высокую теплопроводность. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом при той же объемной доле графита имеет теплопроводность 25…40 Вт/м*К, что почти вдвое меньше по сравнению с серым чугуном.

При нагреве теплопроводности сталей разных классов сближаются. Стекло имеет низкую теплопроводность. Полимерные материалы плохо проводят теплоту, теплопроводность большинства термопластов не превышает 1,5 Вт/(мОК).

Теплопроводность может меняться также, как и электропроводность в случае, если электронная теплопроводность металла составляет l e. Тогда любые изменения, происходящие в химическом и фазовом составе и структуре сплава влияют на теплопроводность также, как и на электропроводность (по правилу Видемана-Франца).

При отдалении состава сплава от чистых компонентов происходит понижение теплопроводности. Исключение составляют, например, медно-никелевые сплавы, в которых происходят обратные явления.

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Коэффициент теплопроводности | Мир сварки

Теплопроводность - это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Коэффициент теплопроводности материалов

Материал Температура, °С Коэффициент теплопроводности кал/(см·с·град) Вт/(м·K)

Металлы
Алюминий	20	0,538	225
Бериллий	20	0,45	188
Ванадий	20	0,074	31,0
Вольфрам	20	0,31	130
Гафний	20	0,053	22,2
Железо	20	0,177	77
Золото	20	0,744	311
Латунь	20	0,205–0,263	86–110
Магний	20	0,376	155
Медь	20	0,923	391
Молибден	20	0,340	145
Никель	20	0,220	92,5
Ниобий	20	0,125	52,5
Палладий	20	0,170	71,3
Платина	20	0,174	72,8
Ртуть	20	0,069	29,1
Свинец	20	0,083	34,7
Серебро	20	1,01	423
Сталь	20	0,048–0,124	20–52
Тантал	20	0,130	54,5
Титан	20	0,036	15,1
Хром	20	0,16	67,1
Цинк	20	0,265	110
Цирконий	20	0,050	21
Чугун	20	0,134	56
Пластмассы
Бакелит	20	0,0006	0,23
Винипласт	20	0,0003	0,126
Гетинакс	20	0,0006	0,24
Мипора	20	0,0002	0,085
Поливинилхлорид	20	0,0005	0,19
Пенопласт ПС-1	20	0,0001	0,037
Пенопласт ПС-4	20	0,0001	0,04
Пенопласт ПХВ-1	20	0,0001	0,05
Пенопласт резопен ФРП	20	0,0001	0,045
Пенополистирол ПС-Б	20	0,0001	0,04
Пенополистирол ПС-БС	20	0,0001	0,04
Пенополиуретановые листы	20	0,0001	0,035
Пенополиуретановые панели	20	0,0001	0,025
Пеностекло легкое	20	0,0001	0,06
Пеностекло тяжелое	20	0,0002	0,08
Пенофенолпласт	20	0,0001	0,05
Полистирол	20	0,0002	0,082
Полихлорвинил	20	0,0011	0,44
Стеклотекстолит	20	0,0007	0,3
Текстолит	20	0,0005–0,0008	0,23–0,34
Фторопласт-3	20	0,0001	0,058
Фторопласт-4	20	0,0006	0,25
Эбонит	20	0,0004	0,16
Эбонит вспученный	20	0,0001	0,03
Резины
Каучук вспененный	20	0,0001	0,03
Каучук натуральный	20	0,0001	0,042
Каучук фторированный	20	0,0001	0,055
Резина	20	0,0003–0,0005	0,12–0,20
Жидкости
Анилин	0	0,0005	0,19
	50	0,0004	0,17
	100	0,0004	0,167
Ацетон	0	0,0004	0,17
	50	0,0004	0,16
	100	0,0004	0,15
Бензол	50	0,0003	0,138
	100	0,0003	0,126
Вода	0	0,0013	0,551
	20	0,0014	0,600
	50	0,0016	0,648
	100	0,0016	0,683
Глицерин	50	0,0007	0,283
	100	0,0007	0,288
Гудрон	20	0,0007	0,3
Лак бакелитовый	20	0,0007	0,29
Масло вазелиновое	0	0,0003	0,126
	50	0,0003	0,122
	100	0,0003	0,119
Масло касторовое	0	0,0004	0,184
	50	0,0004	0,177
	100	0,0004	0,172
Спирт метиловый	0	0,0005	0,214
	50	0,0005	0,207
Спирт этиловый	0	0,0004	0,188
	50	0,0004	0,177
Толуол	0	0,0003	0,142
	50	0,0003	0,129
	100	0,0003	0,119
Газы
Азот	15	0,00006	0,0251
Аргон	20	0,00004	0,0177
	41	0,00004	0,0187
Вакуум (абсолютный)	20	0	0
Водород	15	0,00042	0,1754
Воздух	20	0,00006	0,0257
Гелий	43	0,00037	0,1558
Кислород	20	0,00006	0,0262
Ксенон	20	0,00001	0,0057
Метан	0	0,00007	0,0307
Углекислый газ	20	0,00004	0,0162
Дерево
Древесина - доски	20	0,0004	0,15
Древесина - фанера	20	0,0004	0,15
Древесина твердых пород	20	0,0005	0,2
Древесно-стружечная плита ДСП	20	0,0005	0,2
Дуб вдоль волокон	20	0,0008–0,001	0,35–0,43
Дуб поперек волокон	20	0,0004–0,0005	0,2–0,21
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности)	20	0,0004	0,15
Опилки - засыпка	20	0,0002	0,095
Опилки древесные сухие	20	0,0002	0,065
Сосна вдоль волокон	20	0,0009	0,38
Сосна поперек волокон	20	0,0004	0,15
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450...550 кг/куб.м, 15 % влажности)	20	0,0004	0,15
Сосна смолистая (600...750 кг/куб.м, 15 % влажности)	20	0,0006	0,23
Минералы
Алмаз	20	2,15-5,50	900-2300
Кварц	20	0,019	8
Горные породы
Глинозем	20	0,006	2,33
Гравий	20	0,0009	0,36
Гранит, базальт	20	0,008	3,5
Грунт 10 % воды	20	0,004	1,75
Грунт 20 % воды	20	0,005	2,1
Грунт песчаный	20	0,003	1,16
Грунт сухой	20	0,0009	0,4
Грунт утрамбованный	20	0,003	1,05
Известняк	20	0,004	1,7
Камень	20	0,003	1,4
Песок 0 % влажности	20	0,0008	0,33
Песок 10 % влажности	20	0,002	0,97
Песок 20 % влажности	20	0,003	1,33
Песчаник обожженный	20	0,004	1,5
Сланец	20	0,005	2,1
Различные материалы
Алебастровые плиты	20	0,001	0,47
Асбест (шифер)	20	0,0008	0,35
Асбест волокнистый	20	0,0003	0,15
Асбестоцемент	20	0,004	1,76
Асбоцементные плиты	20	0,0008	0,35
Асфальт	20	0,002	0,72
Асфальт в полах	20	0,002	0,8
Бетон на каменном щебне	20	0,003	1,3
Бетон на песке	20	0,002	0,7
Бетон пористый	20	0,003	1,4
Бетон с каменным щебнем	20	0,003	1,28
Бетон сплошной	20	0,004	1,75
Бетон термоизоляционный	20	0,0004	0,18
Битум	20	0,001	0,47
Бумага	20	0,0003	0,14
Бумага промасленная	20	0,0004	0,15
Бумага сухая	20	0,0002	0,1
Вата минеральная легкая	20	0,0001	0,045
Вата минеральная тяжелая	20	0,0001	0,055
Вата хлопковая	20	0,0001	0,055
Вермикулитовые листы	20	0,0002	0,1
Войлок асбестовый	20	0,0001	0,052
Войлок шерстяной	20	0,0001	0,045
Гипс строительный	20	0,0008	0,35
Гравий (наполнитель)	20	0,002	0,93
Железобетон	20	0,004	1,7
Зола древесная	20	0,0004	0,15
Известь-песок раствор	20	0,002	0,87
Иней	20	0,001	0,47
Ипорка (вспененная смола)	20	0,0001	0,038
Камышит (плиты)	20	0,0003	0,105
Картон	20	0,0003–0,0008	0,14–0,35
Картон строительный многослойный	20	0,0003	0,13
Картон теплоизолированный БТК-1	20	0,0001	0,04
Керамзитобетон	20	0,0005	0,2
Кирпич кремнеземный	20	0,0004	0,15
Кирпич пустотелый	20	0,001	0,44
Кирпич силикатный	20	0,002	0,81
Кирпич сплошной	20	0,002	0,67
Кирпич сплошной	20	0,002	0,67
Кирпич шлаковый	20	0,001	0,58
Кожа	20	0,0003	0,15
Лакоткань	20	0,0006	0,25
Лед	0	0,005	2,21
	-20	0,006	2,44
	-60	0,007	2,91
Обмотка непропитанная	20	0,0005–0,0010	0,2–0,4
Обмотка пропитанная	20	0,0003–0,0005	0,1–0,2
Пенобетон	20	0,0007	0,3
Пергамин	20	0,0002	0,08
Перлит	20	0,0001	0,05
Перлито-цементные плиты	20	0,0002	0,08
Плитка облицовочная	20	0,251	105
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2	20	0,0001	0,036
Поролон	20	0,0001	0,04
Портландцемент раствор	20	0,001	0,47
Пробковая плита	20	0,0001	0,043
Пробковые листы легкие	20	0,0001	0,035
Пробковые листы тяжелые	20	0,0001	0,05
Рубероид	20	0,0004	0,17
Снег начавший таять	20	0,0015	0,64
Снег свежевыпавший	20	0,0003	0,105
Снег уплотненный	20	0,0008	0,35
Стекло	20	0,003	1,15
Стекловата	20	0,0001	0,05
Стекловолокно	20	0,0001	0,036
Толь бумажный	20	0,0006	0,23
Торфоплита	20	0,0001	0,065
Цементные плиты	20	0,005	1,92
Цемент-песок раствор	20	0,003	1,2
Шерсть	20	0,0001	0,05
Шлак гранулированный	20	0,0004	0,15
Шлак котельный	20	0,0007	0,29
Шлакобетон	20	0,0014	0,6
Штукатурка сухая	20	0,0005	0,21
Штукатурка цементная	20	0,002	0,9
Электрокартон	20	0,0004	0,17

weldworld.ru

Теплопроводность - сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Теплопроводность - сталь

Cтраница 2

Как изменяется теплопроводность стали при нагреве.  

Кс - теплопроводность стали; бс - расстояние от поверхности до спая термопары; е - ширина нарезки гребня шнека; Тц - температура цилиндра в месте установки термопары; Т ц - температура на поверхности раздела цилиндра и слоя гранул, является определяющей величиной для расчета коэффициента трения.  

При измерении теплопроводности сталей при температурах 400 - 500 С составной образец окружается электрической печкой 11; при температурах - 400 - 500 С используется водяная рубашка.  

Для определения теплопроводности стали был использован регулярный режим третьего рода (метод температурных волн Ангстрема) для полуограниченного стержня.  

Легирующие элементы понижают теплопроводность стали, и поэтому для легированных сталей нужен медленный и равномерный нагрев. Охлаждение их также не должно быть резким во избежание появления внутренних напряжений, трещин и коробления. Сдвиг вправо кривых начала и конца изотермического распада аустенита обеспечивает глубокую прокаливаемость легированных сталей, особенно сталей, легированных марганцем, кремнием, хромом, никелем, вольфрамом и др. В связи с этим появляется возможность применения изотермической и ступенчатой закалки для деталей крупного сечения, изготовляемых из легированных сталей.  

Легирующие элементы понижают теплопроводность стали тем больше, чем сложнее сталь по своему составу. По существующим данным трудно установить какую-либо закономерную связь между теплопроводностью легирующего элемента и степенью влияния этого элемента на теплопроводность стали, в которую он входит; можно лишь сказать, что меньшее влияние оказывает кобальт, наибольшее - хром, никель, вольфрам.  

Легирующие элементы понижают теплопроводность стали и поэтому для легированных сталей нужен медленный и равномерный нагрев. Охлаждение их также не должно быть резким, чтобы не появлялись внутренние напряжения, трещины и не происходило коробление. Введением легирующих элементов достигают глубокой прокаливаемое сталей; особенно сталей, легированных марганцем, хромом, молибденом, никелем, кремнием и др. Появляется возможность изотермической и ступенчатой закалки деталей большого сечения, изготовляемых из легированных сталей.  

Присутствие хрома снижает теплопроводность стали, ухудшает ее свариваемость.  

Большое значение имеет теплопроводность стали. Стали с аустенитной структурой обладают малой теплопроводностью. Выделяющееся при резании тепло мало поглощается изделием, а в основном концентрируется и точках резания и разогревает режущую кромку инструмента, что снижает его стойкость. Поэтому, несмотря на низкую твердость, аустенитные стали обрабатываются плохо.  

Большое значение имеет теплопроводность стали. Стали с аустенитной структурой обладают малой теплопроводностью. Выделяющееся при резании тепло мало поглощается изделием, а в основном концентрируется в точках резания и разогревает режущую кромку инструмента, что снижает его стойкость. Поэтому, несмотря на низкую твердость, аустенитные стали обрабатываются плохо.  

С повышением температуры теплопроводность сталей уменьшается; однако чем больше легирующих растворено в твердом растворе, тем это снижение менее значительно.  

В обоих случаях теплопроводность стали труб принята А.  

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Теплопроводность - сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Теплопроводность - сталь

Cтраница 3

С увеличением содержания углерода теплопроводность стали уменьшается. Меньшей теплопроводностью обладают легированные стали.  

Следует учитывать, что теплопроводность стали почти в десять раз ниже, чем у меди, поэтому стальная вставка должна быть возможно тоньше.  

С переходом в аустенит теплопроводность стали вновь начинает расти.  

Легирующие элементы значительно понижают теплопроводность стали. Теплопроводность легированной стали может быть в несколько раз ниже теп лопроводпости простой углеродистой, поэтому легированную сталь следует нагревать при термической обработке более медленно и равномерно, чем углеродистую. В противном случае возможно коробление изделий или появление трещин.  

Здесь предполагается, что теплопроводность стали в направлениях х ж у одинакова. Зависимость температуры от и изложницы показана на фиг.  

Некоторые легирующие элементы уменьшают теплопроводность стали, поэтому при нагреве и охлаждении в легированных сталях образуются большие внутренние напряжения. Скорость нагрева этих сталей должна быть меньше, чем углеродистой стали. Некоторые легирующие элементы уменьшают скорость диффузии, поэтому при термической обработке легированных сталей требуется давать длительные выдержки, достаточные для полного протекания диффузионных процессов, необходимых для выравнивания химического состава.  

Теплопроводность графитопласта АТМ-1 близка к теплопроводности стали, марки Ст.  

Следует отметить, что коэффициент теплопроводности стали очень высок, поэтому температура внутренней поверхности трубы незначительно отличается от температуры наружной ее поверхности.  

Перед проведением опытов по определению теплопроводности стали 1Х18Н9Т установка была проверена путем определения X меди. Это значение определяет и ошибку при измерении лучистых потоков.  

Следует отметить, что благодаря невысокой теплопроводности сталей (особенно аустенитных) заметное понижение температуры наблюдается только у основания лопатки, далее к периферии температура лопатки растет, быстро достигая температуры торможения обтекающего газа.  

Страницы:      1    2    3    4

Металлы обладают большим количеством характеристик, которые определяют их эксплуатационные качества и возможность применения при изготовлении определенных изделий. Важной характеристикой всех материалов можно назвать теплопроводность. Этот показатель определяет способность материального тела к переносу тепловой энергии. Таблица теплопроводности металлов встречается в различных справочниках, может зависеть от различных их особенностей. Примером можно назвать то, что механизм переноса тепловой энергии во многом зависит от агрегатного состояния вещества.

От чего зависит показатель теплопроводности

Рассматривая теплопроводность металлов и сплавов (таблица создана не только для металлов, но и других материалов), следует учитывать, что наиболее важным показателем является коэффициент теплопроводности. Он зависит от нижеприведенных моментов:

В таблицах для некоторых металлов и сплавов коэффициент теплопроводности указывается уже в жидкой фазе.

Сегодня на практике практически не проводят измерение рассматриваемого показателя. Это связано с тем, что коэффициент теплопроводности при несущественном изменении химического состава остается практически неизменным. Табличные данные применяются при проектировании и выполнении других расчетов.

Понятие коэффициента теплопроводности

Для обозначения рассматриваемого значения применяется символ λ - количество тепла, которое передается в единицу времени через единицу поверхности на момент повышения температуры. Это значение применяется при проведении различных расчетов.

Описание свойства теплопроводности многих металлов проводится по формуле k = 2,5·10−8σT. В этой формуле учитывается:

1. Температура, измеряемая в Кельвинах.
2. Показатель электропроводности.

Это соотношение больше всего подходит для определения свойств проводников на момент эксплуатации при нагреве, но в последнее время применяется и для измерения степени проводимости тепловой энергии.

Полупроводники и изоляторы обладают более низкими показателями проводимости тепла, что связано с особенностями строения их кристаллической решетки .

Когда учитывается

При рассмотрении различных свойств материалов часто уделяется внимание и теплопроводности. Этот показатель важен в нижеприведенных случаях:

В заключение отметим, что до развития молекулярно-кинетической теории было принято считать передачу тепловой энергии признаком перетекания гипотетического теплорода. Появление современного оборудования позволило изучить строение материалов и изучить поведение частиц при воздействии высокой температуры. Передача энергии происходит за счет быстрого движения молекул, которые начинают сталкиваться, и приводит в движение другие молекулы, находящиеся в спокойном состоянии.

Высокая теплопроводность меди и другие ее полезные характеристики послужили одной из причин раннего освоения этого металла человеком. И по сей день находят применение почти во всех областях нашей жизни.

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

• железо;
• мышьяк;
• кислород;
• селен;
• алюминий;
• сурьма;
• фосфор;
• сера.

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Алюминий и медь – что лучше?

У алюминия есть один минус по сравнению с медью: его теплопроводность в 1,5 раза меньше, а именно 201–235 Вт/(м*К). Однако по сравнению с другими металлами это достаточно высокие значения. Алюминий так же, как и медь, обладает высокими антикоррозийными свойствами. Кроме того, он имеет такие преимущества, как:

• малая плотность (удельный вес в 3 раза меньше, чем у меди);
• низкая стоимость (в 3,5 раза меньше, чем у меди).

Благодаря простым расчетам получается, что алюминиевая деталь может оказаться дешевле медной практически в 10 раз, ведь она весит намного меньше и изготовлена из более дешевого материала. Этот факт наряду с высокой теплопроводностью позволяет использовать алюминий в качестве материала для посуды и пищевой фольги для духовых шкафов. Главный недостаток алюминия состоит в том, что он является более мягким, поэтому его можно использовать только в составе сплавов (например, дюралюминия).

Для эффективного теплообмена важную роль играет скорость отдачи тепла в окружающую среду, и этому активно способствует обдув радиаторов. В результате меньшая теплопроводность алюминия (относительно меди) нивелируется, а вес и стоимость оборудования снижаются. Эти важные плюсы позволяют алюминию постепенно вытеснять медь из использования в системах кондиционирования.

В некоторых отраслях, к примеру, в радиопромышленности и электронике, медь является незаменимой. Дело в том, что этот металл по природе своей очень пластичен: его можно вытянуть крайне тонкую проволоку (0,005 мм), а также создать другие специфические токопроводящие элементы для электронных приборов. А высокая теплопроводность позволяет меди крайне эффективно отводить неизбежно возникающее при работе электроприборов тепло, что очень важно для современной высокоточной, но в то же время компактной техники.

Актуально использование меди в тех случаях, когда требуется сделать наплавку определенной формы на стальную деталь. При этом применяется шаблон из меди, который не соединяется с привариваемым элементом. Использование алюминия для этих целей невозможно, так как он будет расплавлен или прожжен. Стоит также упомянуть, что медь способна выполнить роль катода при сварке угольной дугой.

1 — шестерня, 2 — крепления шаблонов, 3 — наплавляемый зуб шестерни, 4 — медные шаблоны

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь обладает куда более высокой стоимостью, чем латунь или алюминий. При этом у данного металла есть свои недостатки, напрямую связанные с его достоинствами. Высокая теплопроводность приводит к необходимости создавать специальные условия во время резки, сварки и пайки медных элементов. Так как нагревать медные элементы нужно намного более концентрировано по сравнению со сталью. Также часто требуется предварительный и сопутствующий подогрев детали.

Не стоит забывать и о том, что медные трубы требуют тщательной изоляции в том случае, если из них состоит магистраль или разводка системы отопления. Что приводит к увеличению стоимости монтажа сети в сравнении с вариантами, когда применяются другие материалы.

Сложности возникают и с меди: для этого процесса потребуются более мощные горелки. При сварке металла толщиной 8–10 мм потребуются две-три горелки. Пока одна горелка используется для сварки, другими ведется подогрев детали. В целом сварочные работы с медью требуют повышенных расходов на расходные материалы.

Следует сказать и о необходимости использования специальных инструментов. Так, для резки толщиной до 15 см понадобится резак, способный работать с высокохромистой сталью толщиной в 30 см. Причем этого же инструмента хватит для работы с толщиной всего лишь в 5 см.

Высокая теплопроводность меди наряду с другими замечательными свойствами определила этому металлу значимое место в истории развития человеческой цивилизации. Изделия из меди и ее сплавов используются практически во всех сферах нашей жизни.

1

Теплопроводностью называют процесс переноса энергии частиц (электронов, атомов, молекул) более нагретых участков тела к частицам менее нагретых его участков. Такой теплообмен приводит к выравниванию температуры. Вдоль тела переносится только энергия, вещество не перемещается. Характеристикой способности проводить тепло является коэффициент теплопроводности, численно равный количеству теплоты, которая проходит через материал площадью 1 м 2 , толщиной 1 м, за 1 секунду при единичном градиенте температуры.

Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м* К) – выше только у серебра. уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса таких веществ, как:

• алюминий;
• железо;
• кислород;
• мышьяк;
• сурьма;
• сера;
• селен;
• фосфор.

Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.

Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.

2

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м* К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

• плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
• стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

3

Низкая теплопроводность во многих случаях является нужным свойством – на этом основана теплоизоляция. Использование медных труб в системах отопления приводит к гораздо большим потерям тепла, чем при применении магистралей и разводок из других материалов. Медные трубопроводы требуют более тщательной теплоизоляции.

У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.

При газовой сварке меди необходимо использование горелок мощностью на 1–2 номера выше, чем для стальных деталей такой же толщины. Если медь толще 8–10 мм, рекомендуется работать с двумя или даже тремя горелками (часто сварку производят одной, а другими осуществляют подогрев). Сварочные работы на переменном токе электродами сопровождаются повышенным разбрызгиванием металла. Резак, достаточный для толщины высокохромистой стали в 300 мм, подойдет для резки латуни, бронзы (сплавы меди) толщиной до 150 мм, а чистой меди всего в 50 мм. Все работы связаны с значительно большими затратами на расходные материалы.

4

Медь – один из главных компонентов в электронике, используется во всех микросхемах. Она отводит и рассеивает тепло, образующееся при прохождении тока. Ограничение быстродействия компьютеров обусловлено увеличением нагрева процессора и других элементов схем при росте тактовой частоты. Разбиение на несколько ядер, работающих одновременно, и другие способы борьбы с перегревом себя исчерпали. В настоящее время ведутся разработки, направленные на получение проводников с более высокой электропроводимостью и теплопроводностью.

Открытый недавно учеными графен способен значительно увеличить теплопроводность медных проводников и их возможность к рассеиванию тепла. При проведении эксперимента слой меди покрыли графеном со всех сторон. Это улучшило теплоотдачу проводника на 25 %. Как объяснили ученые, новое вещество меняет структуру передачи тепла и позволяет энергии двигаться в металле свободнее. Изобретение находится на стадии доработки – при эксперименте использовался медный проводник гораздо больших размеров, чем в процессоре.