مقایسه رسانایی گرمایی آهن و آلومینیوم و مس و آلیاژهای فلزی دیگر از کمترین تا بالاترین میانگین هدایت حرارتی، بر حسب وات/متر-K در دمای اتاق بیان می شود.

رسانایی حرارتی اصطلاحی است که توصیف می نماید، یک ماده با چه سرعتی گرما را از مناطق با دمای بالا جذب می‌کند و آن را به سمت مناطق با دمای پایین تر حرکت می‌دهد.

بهترین فلزات رسانای گرما، رسانای حرارتی بالایی دارند و برای بسیاری از کاربردها مانند ظروف پخت و پز، مبدل های حرارتی و سینک های حرارتی مفید هستند. از سوی دیگر، فلزات با نرخ انتقال حرارت پایین تر نیز در مواردی مفید هستند که می‌توانند به عنوان یک سپر حرارتی در کاربردهایی که مقادیر زیادی گرما تولید می‌کنند، مانند موتورهای هواپیما، عمل کنند.

مس بهترین فلز رسانای گرما

مس به عنوان بهترین فلز رسانای گرما شناخته می شود که از نقره در دسترس تر بوده و قیمت پایینی دارد. از دیگر ویژگی های این فلز می توان به مقاومت بالای آن در برابر خوردگی و سوخت زیستی اشاره کرد. به همین دلیل این فلز برای استفاده در ساخت آبگرمکن های خورشیدی و گازی، پمپ های حرارتی، یخچال ها، تهویه هوا و مبدل های حرارتی صنعتی بسیار ماده مناسبی محسوب می شود.

آلومینیوم فلزی با رسانایی بالا گرما

آلومینیوم نیز به عنوان بهترین فلز رسانای گرما بعد از مس دارای بیشترین توان انتقال حرارتی است. این فلز نسبت به فلز مس ارزان تر بوده، وزن سبک تری داشته و استفاده از آن راحت تر می باشد. از آلومینیوم برای ساخت میکروالکترونیک مانند LEDها و دیودهای لیزر از غرق کننده های ریز با پره های آلومینیوم استفاده می شود؛ گرمایی که توسط الکترونیک تولید شده از تراشه به پره های آلومینیومی و سپس به هوا انتقال داده می شود.

فولاد ضد زنگ، فلزی با کمترین رسانایی حرارتی

فولاد نسبت به مس و آلومینیوم و برنج رسانایی حرارتی کمتری دارد و انتقال حرارت از آن نسبت به مس که بهترین فلز رسانای گرما شناخته می شود بسیار پایین تر است. برای مثال یک ظرف که از فولاد ضد زنگ ساخته شده دیرتر از قابلمه مسی گرم می شود. از فولاد ضد زنگ به دلیل اینکه انتقال حرارتی کمی داشته و در برابر حرارت مقاوم است در ساخت توربین های بخار و گاز در نیروگاه ها استفاده می کنند. کاربرد دیگر این فولاد به کار بردن ان در معماری است؛ به طوری که روکش فلزی ضد زنگ مقاومت طولانی تری در برابر دمای بالا داشته و باعث خنک تر نگه داشتن ساختمان ها زیر نور آفتاب می شود.

کاربردهای مس به عنوان بهترین فلز رسانای گرما

همان طور که بیان شد یکی از موارد استفاده مهم مس در مبدل های حرارتی است؛ زیرا در این مبدل ها، قابلیت رسانایی حرارتی بسیار اهمیت دارد. اساس عملکرد مبدل های حرارتی انتقال گرما با هدف تولید گرما یا سرما است. یکی از انتخاب های مناسب برای راه اندازی مبدل های حرارتی در تاسیسات صنعتی استفاده از ورق مس می باشد؛ در این موراد می توان از مس در تهویه مطبوع، سیستم های گرمایشاز کف، تبرید و مخازن آب گرم استفاده کرد. مس به عنوان بهترین فلز رسانای گرما و داشتن رسانایی حرارتی بالا می تواند به سرعت گرما را از خود عبور دهد؛ علاوه بر این در برابر عواملی مثل رسوب زیستی، خوردگی، انبساط حرارتی و تنش مقاومت بالایی دارد.

مقایسه رسانایی گرمایی آهن و آلومینیوم و مس و آلیاژهای فلزی از کمترین تا بالاترین

• فولاد (16)
• سرب (35)
• فولاد کربن (51)
• آهن فرفوژه (59)
• آهن (73)
• آلومینیوم برنز (76)
• برنج مس (111)
• آلومینیوم (237)
• مس (401)
• نقره (429)

چه عواملی را در انتقال گرما در فلزات باید در نظر گرفت؟

هنگام در نظر گرفتن بهترین فلزات برای هدایت گرما، باید علاوه بر هدایت حرارتی، عوامل دیگری را نیز در نظر بگیرید که بر سرعت جریان گرما تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، دمای اولیه فلز می‌تواند تفاوت زیادی در سرعت انتقال حرارت آن ایجاد کند. در دمای اتاق، آهن رسانایی حرارتی 73 دارد، اما در 1832 درجه فارنهایت، رسانایی آن به 35 کاهش می‌یابد. تأثیرات دیگر عبارتند از تفاوت دما در سراسر فلز، ضخامت فلز و مساحت سطح فلز.

فلراتی که بالاترین رسانایی گرمایی را دارند

عناصری چون مس و آلومینیوم، بیشترین و برنز و فولاد کمترین میزان رسانایی گرمایی را دارا هستند. این ویژگی، مانند هر خاصیت فیزیکی دیگر از فلزات، زمانی که بخواهیم آلیاژی را برای کاربردی خاص بکار ببریم، پر اهمیت می شود. به دلیل اینکه مس به خوبی گرما را هدایت می کند، ماده بسیار مناسبی برای ساخت مبدل های حرارتی، هیت سینک (Heat sink)، گرماگیر و کف تابه ها به شمار می رود. به دلیل اینکه فولاد در انتقال گرما بسیار ضعیف می باشد، بهتر است در محیط هایی با دما بالا، مانند موتور هواپیما، که در اینصورت گرما عاملی مضر به شمار می آید، استفاده شود.

مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی، زمانی که در یک پروژه نیاز به انتقال گرما باشد، کاربرد دارند. آنها کار خود را با تبادل حرارت و در نتیجه سرد کردن یا گرم کردن انجام می دهند.

رایج ترین انتخاب برای مبدل های حرارتی، فلز مس می باشد؛ مخصوصاً در برای کاربرد هایی چون تجهیزات صنعتی، تهویه هوا، سرد سازی، مخازن آب گرم و سیستم های گرمایشی زیر زمینی

از مبدل های حرارتی در زمینه های زیر استفاده می شود:

• آلیاژ مس

بسیاری از تجهیزات صنعتی برای کارکرد به مبدل های گرمایی نیاز دارند

• تجهیزات صنعتی

در مکان هایی چون نیروگاه های سوخت فسیلی و انرژی هسته ای، کارخانه های شیمیایی، کارخانه های نمک زدایی و برخی از مصارف دریایی از مبدل های حرارتی استفاده می شود.

• سیستم های گرمایش خورشیدی

استفاده از آبگرمکن خورشیدی، راهی به صرفه برای گرم کردن آب محسوب می شود که در آن از لوله های مسی برای انتقال انرژی گرمایی خورشیدی به آب استفاده می گردد. استفاده از مس، جدا از رسانایی گرمایی بالا، به دلیل مقاومت آن به خوردگی آبی و هوایی بوده و استحکام مکانیکی (ایستادگی در برابر تنش های ناشی از نیرو های خارجی) مناسبی را نیز دارا است.

• آبگرمکن های گازی

آبگرمکن گازی، گرمای ناشی از احتراق سوخت گازی را به کمک مبدل حرارتی به آب منتقل می کند. آبگرمکن های گازی، در دیگ های بخار و در مناطق مسکونی و تجاری به فراوانی استفاده می گردند. فلز مس، در کنار هدایت عالی حرارت، به دلیل شکل پذیری مناسب در چنین تاسیساتی مورد استفاده قرار می گیرد.

• گرمایش و سرمایش جریان اجباری

پمپ های حرارتی که با هوا کار می کنند، مدت طولانی برای گرم کردن محیط های مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می گرفته اند. در این تاسیسات از نوعی مبدل حرارتی هوا به هوا که در واحد های تبخیر کننده قرار گرفته اند استفاده می گردد. از آنها می توان در اجاق های چوبی، دیگ های بخار و بخاری استفاده نمود، دلیل استفاده از مس را هم که دیگر نیازی نیست یادآوری کنیم!

• سینک های گرمایی

گرماگیر نیز نوعی مبدل حرارتی است که گرمای تولید شده از یک دستگاه الکتریکی یا مکانیکی را به یک مایع سرد کننده منتقل می کند. این مایع گرمای تولید شده در دستگاه را به بیرون منتقل کرده و دمای آن را تا حدی که مطلوب مصرف کننده باشد، کاهش می دهد.

منبع : سایت https://ahanlands.com

توجه: این مطلب یک رپورتاژ آگهی (تبلیغات) بوده و سایت سازه پلاس هیچگونه نظر و مسئولیتی ندارد. در صورت نیاز به لینک‌های داخل متن مراجعه فرمایید.