Теплопроводность алюминия: Свойства алюминия: плотность, теплопроводность, теплоемкость Al

Содержание

Теплопроводность алюминиевых сплавов

01.10.2019

Теплопроводностью называется свойство передавать энергию от нагреваемого участка материала к более холодному участку. Показатель учитывается при расчетах в изготовлении различных сплавов.

Сведения о показателе теплопроводности

Процесс передачи тепла в теле любого вещества происходит между атомными и молекулярными связями материала, в которых температурный режим неравномерный.

Любое вещество нагревается постепенно, передавая энергию тепла от участка к участку. Это теплоотдача зависит от состояния вещества.

Проводимость тепла зависит от:

1. Агрегатного состояния вещества,

2. Скорости нагрева.

3. Показателя плотности.

4. Температуры плавления.

Коэффициентом проводимости тепла называется — количество теплоты, проходящей через единицу площади материала за определённый промежуток времени при изменении температур.

От чего зависит проводимость тепла

Алюминий имеет структуру кристалла — куб.

При температуре 200С удельный вес = 2,7 г/см3.

Температурный показатель плавления равен от +657 до +660,2 0С.

Если алюминий повышенной чистоты, то металл начинает плавиться при +1800 до 2060 0С. Удельная теплоемкость в период нагревания повышается, так же повышается коэффициенты расширения и теплопроводности

Теплопроводность алюминия, по сравнению с другими металлами считается высокой.

Алюминий вступая в реакцию с кислородом, образовывает оксидную плёнку на поверхности. Последняя предохраняет металл от дальнейшего окисления.

Алюминиевые сплавы обладают уникальными свойствами:

1. При плавлении алюминия, находящийся в ней водород растворяется, что приводит к образованию пор в металле. При наличии в составе примесей кальция, калия или натрия, так же приводит к пористости.

2. Структура материала становиться однородной при остывании, если в сплаве присутствуют добавки железа, ванадия, никеля или циркония.

3. К некоторым химическим элементам алюминий сплавы остаются инертны. Наличия таких веществ, как сера и её производные выпадают в осадок, образовывая шлак, на изменении структуры и на свойства сплавов не влияют.

4. Под воздействием азота, фосфора или углерода свойства материала не изменяются.

Прочность алюминия в чистом виде невысокая, поэтому для производства готовых изделий, технология литья используется крайне редко. Как правило это разливного вида чушки, изготавливаемы е для дальнейшего проката и ковки.

Теплопроводность алюминиевых сплавов

Продукция из алюминиевых сплавов делится по видам технологического цикла:

1. Литейные. Выполнять литых изделий.

2. Деформируемые. Под давлением придается форма (прессовка, ковка, штамповка).

Алюминиевые изделия, используемые в строительстве, изготавливается из сплава повышенной прочности.

Перечень нормативных показателей, с учетом которых характеризуются сплавы:

1. Теплопроводность.

2. Переход от одного агрегатного состояния к другому.

3. Наличие легирующих присадок, влияющих на качество продукции и показатель долговечности (прочности).

Сведения о теплопроводности указаны в справочной литературе, но основными критериями оценки будут:

1. Плотность.

2. Теплопроводность.

3. Линейное расширение (коэффициент).

4. Температура, при которой изменяется прочность.

5. Устойчивость к коррозии.

6. Удельное электросопротивление.

После проведения анализа, несложно установить коэффициент зависимости теплопроводности от температуры металла.

Какие алюминиевые сплавы обладают большей теплопроводностью

Если алюминиевые изделия в состав которого включается медью, цинк, магний или кремний, то процент теплопроводности в них заметно увеличивается, по отношению к алюминию в чистом виде.

Таблица по теплопроводности:

Проводимость тепла увеличивается с ростом температуры. Сплав АД1 отличается большей теплопроводностью. Используется для производства профилей, штамповок, слитков и другой аналогичной продукции.

Наивысшая теплопроводность алюминиевых сплавов в обычных условиях отмечается у алюминиевого сплава АД1 — теплопроводность при 20 0С — равняется 210 Вт/(м•град).

Самая низкая теплопроводность алюминиевых сплавов зафиксирована у литейных сплавов АК4, АЛ1, АЛ8.

ЧТО ЛУЧШЕ: АЛЮМИНИЙ ИЛИ ЧУГУН?

Каталог

Меню

Войти

Вход
Регистрация

Забыли пароль?

Немного о физических свойствах металлов:

1. Теплопроводность — это способность вещества передавать тепло (энергию движущихся молекул) от одной части тела к другой. Чем выше значение теплопроводности, тем быстрее происходит нагрев металла.
Коэффициент теплопроводности алюминия = 200-220 Вт/м/К
Коэффициент теплопроводности чугуна = 50-70 Вт/м/К

2. Теплоемкость вещества — это количество теплоты поглощаемое веществом при нагревании на 1 градус. Чем больше значение теплоемкости, тем больше тепла запасает в себе 1 кг вещества.
Теплоемкость алюминия = 920 Дж/кг/К
Теплоемкость чугуна = 540 Дж/кг/К

3. Плотность вещества — это масса вещества приходящаяся на единицу объема. Чем больше значение плотности, тем тяжелее тело при равных размерах.
Плотность алюминия = 2700 кг/куб.м
Плотность чугуна = 7000 кг/куб.м

Судя по табличным данным чугун обладает значительно меньшей теплопроводностью, следовательно чугунная посуда нагревается медленнее алюминиевой. Сравнив остальные свойства металлов получим, что плотность чугуна больше в 2,5 раза, а теплоемкость меньше лишь в 1,7 раза. Таким образом, если взять два совершенно одинаковых (по форме и объему) казана из алюминия и чугуна и нагреть их до одинаковых температур, то чугунный казан будет остывать намного дольше (так как масса чугуна намного больше, теплопроводность намного меньше, а количество запасённого тепла чуть меньше, чем у алюминия).

Преимущества алюминия:

посуда имеет малый вес.
очень доступный и распространенный металл, поэтому цена на алюминиевую посуду ниже;
долговечна.

Преимущества чугуна:

чугунная посуда не тускнеет, не деформируется и не боится царапин;
при правильном обращении чугунная посуда практически вечна.

Недостатки алюминия:

из-за высокой теплопроводимости в ней легко пригорают продукты, а следы нагара трудно удаляются с ее поверхности;
тонкостенная алюминиевая посуда легко деформируется и теряет свой первоначальный привлекательный внешний вид;
посуда покрывается плёнкой оксида алюминия и начинает темнеть, но это не влияет на вкус пищи в процессе приготовления;
нельзя хранить пищу в алюминиевой посуде долгое время (> 3 часов), так как посуда окисляется и меняет вкус еды.

Недостатки чугуна:

склонность к ржавчине, поэтому после мойки ее следует тщательно вытирать или просушивать на плите, а затем смазывать маслом;
большой вес;
как и в алюминевой посуде нельзя хранить пищу долгое время (> 3 часов).

Чугунную посуду рекомендуют для приготовления птицы, тушеных овощей и мяса, а также для приготовления плова.
В алюминиевых кастрюлях хорошо варить макароны, каши и овощи, а вот тушить мясо, готовить борщ и кислые щи в них не следует.
Не следует использовать алюминиевую и чугунную посуду для хранения готовой пищи, для соления и квашения, поскольку в ней пища окисляется и теряет свои вкусовые качества.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос: «Что лучше: чугунная или алюминиевая посуда?», нужно решить детскую задачку, про «Кто победит – кит или слон?». Алюминиевая и чугунная посуда отличаются по большому перечню характеристик и просто не смогут друг друга заменить. Сложно приготовить в алюминиевой посуде вкусный плов, а в чугунной посуде — макароны по-флотски.

Алюминий 6061-T6 (UNS AA96061) | NIST

Доступные данные:

Теплопроводность
Удельная теплоемкость
Модуль Юнга
Линейное тепловое расширение

	Теплопроводность	Удельная теплоемкость
ЕДИНИЦЫ	Вт/(м-К)	Дж/(кг-К)
и	0,07918	46.6467
б	1,0957	-314.292
с	-0,07277	866,662
д	0,08084	-1298,3
и	0,02803	1162.27
ф	-0,09464	-637,795
г	0,04179	210. 351
ч	-0,00571	-38.3094
и	0	2,96344
диапазон данных	4-300	4-300
диапазон уравнений	1-300	4-300
аппроксимация кривой % ошибки относительно данных	0,5	5

Уравнение подгонки кривой вида:
log ₁₀ y = a+b(log ₁₀ T) + c(log ₁₀ T) ² + d(log ₁₀ T) ³ + e(log 907 141 20 9) 4 + f(лог ₁₀ Т) ⁵ + g(log ₁₀ T) ⁶ + h(log ₁₀ T) ⁷ + i(log ₁₀ T) ⁸

3

Решается как:
_{y = 10} a+b(log ₁₀ T) + c(log ₁₀ T) ² + d(log _{10 7 T 10 7 8 10 90 90) журнал ₁₀ T) ⁴ + f(log ₁₀ T) ⁵ + g(log ₁₀ T) ⁶ + h(log _{10 7} T) 70910148 + i(log ₁₀ T) ⁸}

Где: Коэффициенты a–i суммированы в соответствующей таблице, а T — температура в К (ось X), а y — свойство, которое необходимо найти для .

Теплопроводность AL 6061-T6 от 4К до 300К

Удельная теплоемкость AL 6061-T6 от 4К до 300К

	Модуль Юнга	Линейное расширение
ЕДИНИЦЫ	ГПа	[(L-L ₂₉₃ )/L ₂₉₃ ] x 10 ⁵ безразмерный, напр. м/м
и	7.771221E1	-4.1277E2
б	1.030646Е-2	-3.0389E-1
с	-2.924100Е-4	8.7696E-3
д	8.993600E-7	-9.9821Е-6
и	-1.070900Е-9	0
Т _низкий (К)		18
f>		-415,45
диапазон данных (K)	0-299	4-300
диапазон уравнений (K)	2-295	4-300
аппроксимация кривой % ошибки относительно данных	1	4

уравнение вида:
y = a + bT + cT ² + dT ³ + eT ⁴	>T > T _низкий
у = ж	Т < Т _низкий
решает, как ожидалось: Где: Коэффициенты a-e суммированы в соответствующей таблице, T — температура в K (ось x), а y — свойство, для которого необходимо найти.

Модуль Юнга AL 6061-T6 от 2K до 295К

Линейное расширение AL 6061-T6 от 0K до 300K

Вернуться к каталогу свойств материалов

Каталожные номера

Линейное тепловое расширение
Материалы и жидкости СПГ. Эд. Дуглас Манн
Национальное бюро стандартов, отделы криогеники
Первое издание, 1977 г.

Удельная теплоемкость
Материалы и жидкости СПГ. Эд. Дуглас Манн
Национальное бюро стандартов, отдел криогеники
Первое издание, 1977 г.

Ю. С. Тулукян (Эти данные не использованы)
Рекомендуемые значения теплофизических свойств восьми сплавов, основных компонентов и их оксидов
Университет Пердью. Февраль 1965 г.

Теплопроводность
База данных тепловых свойств материалов при криогенных температурах.
Эд. Холли М. Верес. Том 1

Рекомендуемые значения теплофизических свойств восьми сплавов,
Основные составляющие и их оксиды
Ю. С. Тулукиан (Университет Пердью), февраль 1965 г.

Модуль Юнга
Материалы и жидкости СПГ. Эд. Дуглас Манн
Национальное бюро стандартов, отдел криогеники
Первое издание, 1977 г. Таблица 1009

Полный справочный список свойств криогенных материалов

Тепловые свойства и металлы

Создано 28 февраля 2018 г., Обновлено 2 июня 2021 г.

Тепловая и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/sup 0/K] (Технический отчет)

Тепло- и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K] (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

Полная запись
Другое связанное исследование

Авторов:

Кук, Дж. Г.;

Мур, JP;

Мацумура, Т .;

Ван дер Меер, член парламента

Дата публикации:: 1975-09-01

Исследовательская организация:: Национальная лаборатория Ок-Ридж, Теннесси (США)

Идентификатор ОСТИ:: 5066461

Номер(а) отчета:: ОРНЛ-5079

Номер контракта Министерства энергетики:: W-7405-ENG-26

Тип ресурса:: Технический отчет

Страна публикации:: США

Язык:: Английский

Тема:: 36 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ; АЛЮМИНИЙ; ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; АЛЮМИНИЕВЫЕ ОСНОВНЫЕ СПЛАВЫ; ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ; ЭФФЕКТ Зеебека; ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ; ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ; СПЛАВЫ; АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ; ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ЭЛЕМЕНТЫ; МЕТАЛЛЫ; ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; 360104* – Металлы и сплавы – Физические свойства

Форматы цитирования

MLA
АПА
Чикаго
БибТекс

Кук, Дж. Г., Мур, Дж. П., Мацумура, Т., и Ван дер Меер, член парламента. Тепловая и электрическая проводимость алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K] . США: Н. П., 1975. Веб. дои: 10.2172/5066461.

Копировать в буфер обмена

Кук, Дж. Г., Мур, Дж. П., Мацумура, Т., и Ван дер Меер, член парламента. Тепло- и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K] . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5066461

Копировать в буфер обмена

Кук, Дж. Г., Мур, Дж. П., Мацумура, Т., и Ван дер Меер, член парламента. 1975. «Тепло- и электропроводность алюминия. [Коэффициент Зеебека; от 80 до 400 / суп 0 / K]». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5066461. https://www.osti.gov/servlets/purl/5066461.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_5066461, title = {Тепло- и электропроводность алюминия.

Теплопроводность алюминиевых сплавов

Сведения о показателе теплопроводности

Теплопроводность алюминиевых сплавов

Таблица по теплопроводности:

ЧТО ЛУЧШЕ: АЛЮМИНИЙ ИЛИ ЧУГУН?

Алюминий 6061-T6 (UNS AA96061) | NIST

3

Каталожные номера

Тепловая и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/sup 0/K] (Технический отчет)

Форматы цитирования

Published by admin

`Published by admin`