Tepelná vodivost oceli a dalších slitin: měď, mosaz a hliník, přenos tepla

Před prací s různými kovy a slitinami byste si měli prostudovat všechny informace týkající se jejich základních charakteristik. Ocel je nejběžnějším kovem a používá se v různých průmyslových odvětvích. Důležitým ukazatelem je tepelná vodivost, která se mění v širokém rozmezí a závisí na chemickém složení materiálu a mnoha dalších ukazatelích.

Co je tepelná vodivost

Tento termín znamená schopnost různých materiálů vyměňovat si energii, které je v tomto případě reprezentováno teplem. V tomto případě přenos energie přechází z teplejší části do chladnější části a nastává v důsledku:

1. Molekuly
2. atomy.
3. Elektrony a další částice kovové struktury.

Tepelná vodivost nerezové oceli se bude výrazně lišit od tepelné vodivosti jiného kovu – například tepelná vodivost mědi bude jiná než u oceli.

K označení tohoto indikátoru se používá speciální hodnota, nazývaná koeficient tepelné vodivosti. Je charakterizováno množstvím tepla, které může projít materiálem za určitou časovou jednotku.

Indikátory pro ocel

Tepelná vodivost se může výrazně lišit v závislosti na chemickém složení kovu. Koeficient této hodnoty se bude lišit pro ocel a měď. Navíc se zvýšením nebo snížením koncentrace uhlíku se mění i uvažovaný ukazatel.

Existují další vlastnosti tepelné vodivosti:

1. Pro ocel, která neobsahuje nečistoty, je hodnota 70 W/(m* K).
2. Uhlíkové a vysoce legované oceli mají mnohem nižší vodivost. V důsledku zvýšení koncentrace nečistot se výrazně snižuje.
3. Samotný tepelný efekt může také ovlivnit strukturu kovu. Zpravidla po zahřátí struktura mění svou hodnotu vodivosti, což je spojeno se změnou krystalové mřížky.

Součinitel tepelné vodivosti hliníku je mnohem vyšší, což je způsobeno nižší hustotou tohoto materiálu. Tepelná vodivost mosazi se také liší od oceli.

Vliv koncentrace uhlíku

Koncentrace uhlíku v oceli ovlivňuje množství přenosu tepla:

1. Nízkouhlíkové oceli mají vysoký index vodivosti. Proto se používají při výrobě trubek, ze kterých se pak vytváří potrubí topného systému. Hodnota koeficientu se pohybuje od 54 do 47 W/(m* K).
2. Průměrný koeficient pro běžné uhlíkové oceli je hodnota od 50 do 90 W/(m* K). Proto se takový materiál používá při výrobě dílů pro různé mechanismy.
3. Pro kovy, které neobsahují různé nečistoty, je koeficient 64 W/(m* K). Tato hodnota se pod tepelným vlivem výrazně nemění.

Uvažovaný indikátor pro legované slitiny se tedy může lišit v závislosti na provozní teplotě.

Význam v každodenním životě a výrobě

Proč je důležité brát v úvahu tepelnou vodivost? Podobná hodnota je uvedena v různých tabulkách pro každý kov a je brána v úvahu v následujících případech:

1. Při výrobě různých výměníků tepla. Teplo je jedním z důležitých nositelů energie. Používá se k zajištění pohodlných životních podmínek v obytných a jiných prostorách. Při vytváření topných radiátorů a kotlů je důležité zajistit rychlý a úplný přenos tepla z chladicí kapaliny ke konečnému spotřebiteli.
2. Při výrobě výstupních prvků. Často se můžete setkat se situací, kdy potřebujete teplo spíše odebírat, než dodávat. Příkladem je případ odvodu tepla z břitu nástroje nebo zubů ozubeného kola. Aby kov neztratil své základní výkonnostní vlastnosti, je zajištěno rychlé odstranění tepelné energie.
3. Při vytváření izolačních vrstev. V některých případech by materiál neměl vést přenos tepelné energie. Pro takové provozní podmínky je vybrán kov, který má nízký koeficient tepelné vodivosti.

Uvažovaný indikátor je určen při testování za různých podmínek. Jak již bylo uvedeno výše, koeficient tepelné vodivosti může záviset na provozní teplotě. V tabulkách je proto uvedeno několik jeho hodnot.