Har xil isitish plitalari materiallari (alyuminiy, mis, po'lat) termal bir xillikda qanday taqqoslanadi?

Uning yuzi bo'ylab 10 graduslik dispersiyaga ega bo'lgan isitish plitasi mos kelmaydigan qismlarga olib keladi. Isitish manbalaridan issiqlikning ishchi yuzasiga qanchalik teng taqsimlanishida eng muhimi, plastinka ishlab chiqarilgan materialning turidir. Yarimo'tkazgichlarni qayta ishlash, laboratoriya issiq plitalari, laminatsiya presslari va tibbiy asboblar ishlab chiqarish kabi aniqlik zarur bo'lgan ilovalarda termal bir xillik mahsulot sifatining bevosita haydovchisi hisoblanadi. Alyuminiy, mis va po'lat o'zlarining termal xatti-harakatlarida farqlanadi. Isitish plitasi uchun eng mos materialni tanlash uchun ular orasidagi farqlarni bilish muhimdir.

Issiqlik o'tkazuvchanligi: bir xillik asosi
Issiqlik bir xilligi - bu isitish plitasining ishchi yuzasida haroratning teng taqsimlanishining o'lchovidir. Bir xillikni aniqlaydigan asosiy material xususiyati issiqlik o'tkazuvchanligi. Bu issiqlikning material orqali o'tish tezligi. Yuqori o'tkazuvchanlik plitaga konsentrlangan issiqlik manbalaridan (kartrijli isitgichlar, elementlarga quyilgan-isitgichlar yoki sirt isitgichlar) issiqlikni tezda taqsimlashga va sovuq joylarni to'ldirishga yordam beradi. O'tkazuvchanlik pastroq bo'lgan joylarda, isitish elementi joyi atrofida issiq dog'lar qoladi.

Xona haroratidagi issiqlik o'tkazuvchanligining qiymatlari (taxminan qiymatlar qotishma va haroratga qarab biroz farq qilishi mumkin) isitish plitasi materiallarining termal bir xilligini taqqoslash uchun boshlang'ich nuqta bo'lishi kerak:

Materialning tipik bir xilligi Mexanik mustahkamlik Odatda issiqlik o'tkazuvchanligi (Vt / m · K) Narx korroziyaga chidamliligi
Mis (sof C110) ~400 Zo'r (eng yaxshi) O'rtacha Yomon (oksidlanadi, qoplama kerak)Oshgan
Alyuminiy (6061-T6) ~167 A'loO'rtachadan yaxshigacha (engil)Yaxshi (passivlashtiruvchi oksid hosil qiladi)Yumshoq
Chelik (304 zanglamaydigan) ~ 16 Yomon (eng yomon) Yuqori (juda kuchli, qattiq) Zo'r (zanglamaydigan nav) O'rtacha (316 dan yuqori)
Po'latga nisbatan mis o'rtasidagi keskin kontrast. Mis issiqlikni zanglamaydigan po'latdan 25 baravar tezroq o'tkazadi. Bu bo'shliq plastinkaga ko'milgan bitta kartrijli isitgichdan issiqlik taqsimotini keskin o'zgartiradi.

Mis: Bir xillik qiroli - narxda
Mis, albatta, termal bir xillik uchun eng katta materialdir. Bu o'tkazuvchanligi taxminan 400 Vt / m · K bo'lgan tabiiy issiqlik tarqatuvchidir. 500 Vt quvvatli kartrijli isitgichni mis plastinkaga joylashtirish issiqlikning isitgichdan lateral tomonga shunchalik tez tarqalishiga olib keladiki, butun plastinka bir necha daqiqada bir xil haroratga etadi. Quduq{5}}moslashtirilgan tizimlarda issiq nuqtalar tekislanadi va ish yuzasi bo'ylab harorat farqi 1-2 darajadan past bo'lishi mumkin.

Amaliy ta'sirlar:

Bir hil sirt uchun kamroq isitish elementlari kerak. Mis plastinka markazda faqat bitta isitgich bilan etarli darajada bir xillikka erishishi mumkin, po'lat esa qalin isitgich matritsasi yoki alohida issiqlik tarqatuvchi qatlamni talab qiladi.

Mis nozik qoliplash, gofret bilan isitish va reaksiya idishini isitish kabi ultra-tekis harorat rejimlarini talab qiladigan ilovalar uchun javob beradi.

Kamchiliklari:

Mis og'ir (zichligi 8,96 g / sm3) va bu ko'chma yoki osilgan uskunada kamchilik bo'lishi mumkin.

Yuqori haroratda u tezda oksidlanib, qora izolyatsion shkala hosil qiladi, bu ish qismiga issiqlik o'tkazilishiga to'sqinlik qilishi mumkin. Shuning uchun isitish uchun ishlatiladigan mis plitalar odatda nikel bilan qoplangan, qalay bilan qoplangan yoki zanglamaydigan po'latdan yasalgan qatlam bilan qoplangan.

material narxi alyuminiy yoki po'latdan ancha yuqori.

Amalda tez-tez uchraydigan gibrid mis{0}}qoplangan po'lat yadro bo'lib, u erda qalin mis qoplama termal tarqalish imkonini beradi va po'lat tayanch yoki po'lat yadro mustahkamlik va aşınmaya bardoshli.

Alyuminiy: Barcha{0}}maqsadli ishchi ot
Alyuminiy (ayniqsa, 6061 qotishmasi) termal ishlash, og'irlik va narxning juda yaxshi kelishuvidir. Alyuminiyning issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan 167 Vt / m•K ni tashkil qiladi, bu misning 40% ni tashkil qiladi, lekin zanglamaydigan po'latdan 10 baravar yaxshi. Bu alyuminiyning 400 daraja ostidagi ko'pgina sanoat isitish jarayonlari uchun issiqlikni yaxshi taqsimlashiga yordam beradi.

Bir xillik ishlashi: Yaxshi alyuminiy isitish plitalari 300 mm kvadrat maydonda 2-5 daraja harorat farqini berishi mumkin, bu ko'plab quritish, quritish va oldindan isitish jarayonlari uchun javob beradi. Alyuminiy - misning katta muntazamligini talab qilmaydigan ilovalar uchun norma.

Foydasi:

Oson o'rnatish va ko'chirish uchun engil (2,70 g / sm3).

Tabiiyki, ko'pgina sharoitlarda (kuchli kislotalar va ishqorlar bundan mustasno) korroziyaga qarshi turadigan himoya alyuminiy oksidi qoplamasini ishlab chiqaradi.

Misdan arzonroq, ishlov beriladigan.

Cheklovlar:

Uning maksimal xizmat ko'rsatish harorati po'lat yoki misga qaraganda pastroq. 6061 alyuminiy 200–250 darajadan yuqori haroratlarda mexanik kuchini yo'qotadi va juda yumshata oladi. Alyuminiy odatda 300 darajadan yuqori foydalanish uchun mos emas.

Alyuminiy juda yumshoq bo'lib, qattiq mexanik yuklar yoki asboblar bilan tez-tez aloqa qilish bilan kesilishi yoki shikastlanishi mumkin.

Issiqlik oqimining sxemasi shuni ko'rsatadiki, alyuminiyning o'tkazuvchanligi, agar isitgichlar oralig'i plastinka qalinligidan taxminan 5-10 baravar kam bo'lsa, o'rnatilgan isitgichlar tomonidan yaratilgan harorat farqlarini tenglashtirish uchun etarli. To'g'ri ishlab chiqilgan alyuminiy misdan yuqori narxga ega bo'lmagan ajoyib bir hillikka ega.

Chelik: Eng kuchli, lekin bir xil emas
Chelik, ayniqsa 304 yoki 316 kabi ostenitik zanglamaydigan po'latlar uchta asosiy isitish plitasi materiallarining eng past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, ko'pincha taxminan 16 Vt / m · K. Bu past qiymat issiqlik manbadan uzoqroqqa lateral yo'l bilan uzoqlashmasligini ko'rsatadi. Po'lat plastinkaga o'rnatilgan kartrijli isitgich isitgichning to'g'ridan-to'g'ri tepasida o'tkir issiq nuqta hosil qiladi, isitgichlar orasidagi yoki plastinkaning chetidagi pozitsiyalar sezilarli darajada sovuqroq bo'ladi.

Bir xillik bilan bog'liq muammolar: Po'lat isitish plitasida bir xil haroratni olish uchun sizga quyidagilar kerak bo'ladi:

Isitish elementlarining qalin qatori (masalan, har 25-50 mm isitgichlar) yoki

Yoki kompozit plastinka qilish uchun po'latga biriktirilgan alohida issiqlik tarqatuvchi qatlami (mis yoki alyuminiy)

Qattiq konstruktsiya suyuqlikni o'z ichiga olgan ichki yo'laklarga (platina) almashtirildi.

Agar bu choralar ko'rilmasa, po'lat plastinka uning yuzasida turli nuqtalar o'rtasida 10-20 daraja yoki undan ortiq harorat farqiga ega bo'lishi mumkin, bu aniq ish uchun mos kelmaydi.

Nima uchun po'latga borish kerak?

Yuqori mexanik kuch Po'lat egilish, chizish va chuqurlikka chidamli. Yuqori bosimli presslash ilovalari, ya'ni kuch ostida bir necha qatlamlarni laminatlash uchun sizga po'lat kerak.

Korroziyaga chidamliligi: zanglamaydigan po'lat korroziyaga, kislotalarga va oksidlovchi kimyoviy moddalarga chidamli bo'lib, uni toza xona, farmatsevtika va ho'l ishlov berish uchun ideal qiladi.

Yuqori harorat qobiliyati: zanglamaydigan po'latdan alyuminiy yoki yalang'och mis chegaralaridan sezilarli darajada tashqarida, 500-800 daraja doimiy ravishda ishlatilishi mumkin.

Ko'pgina sanoat issiq plitalar qalin alyuminiy yoki mis asosga ulangan yupqa, zanglamaydigan{0}}po'latdan yasalgan ustki qatlamga ega. Zanglamaydigan po'latdan mustahkam, yopishmaydigan, korroziyaga chidamli- ishlaydigan sirt, pastdagi alyuminiy yoki mis esa termal mustahkamlikni ta'minlaydi. Ushbu gibrid konstruktsiya ikkala materialning eng yaxshisini ifodalaydi.

Isitgichni joylashtirish va plastinka geometriyasining roli
Plitaning materiali bir xillikka asosiy cheklovni o'rnatsa-da, dizayn nuanslari ham muhimdir. Qalinroq plitalar har qanday material uchun lateral issiqlik tarqalishiga yordam beradi. Issiqlik o'tishi uchun ko'proq kesma-. Ammo qalinroq plitalar ham og'irlik va termal massa qo'shadi (sekinroq qizdiriladi). Nozik ilovalarda isitish moslamalari oralig'ini, plastinka qalinligini va materialni tanlashni optimallashtirish uchun chekli elementlar tahlili (FEA) qo'llaniladi.

Misning yuqori o'tkazuvchanligi yupqaroq plitalar (6-10 mm) bilan ancha qalinroq po'lat plitalar (25-40 mm) bilan bir xil bir xillikka erishishga yordam beradi. Bu vazn yo'qotish plastinalarni harakatga keltirishda juda muhim bo'lishi mumkin.

Ilovaga asoslangan tanlov bo'yicha ko'rsatmalar
Ilova ustuvorligi Tavsiya etilgan plastinka materialining asosi
Maksimal bir xillik, past mexanik yuk, yumshoq harorat (< 200 °C)Copper (plated or sheathed)Minimum temperature gradient, better heat spreading
Yaxshi bir xillik, engil vazn, iqtisodiy-samarali, harorat<250°C Aluminum 6061Best balance Workhorse for most heating plates
Corrosive environment High temperature (>300C) Yuqori bosim zanglamaydigan po'lat (mis yoki alyuminiy yoyish qatlami yoki suyuqlik kanallari) Kuchlilik va korroziyaga chidamlilik, bir xillik dizayn kompensatsiyasini talab qiladi
Maksimal chidamlilik va yaxshi bir xillik Alyuminiy yoki mis asosga ulangan zanglamaydigan po'latdan yasalgan ustki plastinkaGibrid aşınma yuzasi va termal dispersiyani taklif qiladi.
Harorat o'zgarishi ±2 darajadan past bo'lishi kerak bo'lgan aniq ilovalar uchun deyarli odatda mis yoki misga asoslangan kompozitlar ko'rsatiladi. +/- 5 daraja bardoshlik va byudjet/og'irlik nuqtai nazaridan alyuminiy afzal qilingan materialdir. Chelik bir xillikka sezgir bo'lgan operatsiyalar uchun kamdan-kam hollarda qo'llaniladi, boshqa hech qanday metall omon qolmaydigan og'ir vaziyatlarda va qo'shimcha issiqlik tarqatuvchi yoki yaqin isitgich oralig'idan foydalanilganda.

Xulosa
Plastinka materialini tanlash issiqlik ko'rsatkichlari, mexanik kuch va narx o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri muvozanatdir va ko'pincha yuqori tanlov bir xillik talablari bilan belgilanadi. Mis eng yaxshi termal bir xillikni beradi, lekin oksidlanishdan himoya qilishni talab qiladi va xarajatlarni oshiradi. Alyuminiy engil vazn va arzon narx bilan mukammal kelishuv, yaxshi tarqalish qobiliyatini ta'minlaydi. Chelik kuchli va yuqori haroratda yaxshi, lekin asosan issiqlikni tarqatishda dahshatli, shuning uchun biz uni har qanday maqbul bir xillikka ega bo'lish uchun loyihalashda ehtiyot bo'lishimiz kerak. Metall asbobning termal asosidir; to'g'ri materialni tanlash mahsulotning barqaror sifatini, energiya samaradorligini va isitish plitasining ishlash muddati davomida ishonchli ishlashini kafolatlaydi. O'tkazuvchanlik, ish harorati, mexanik ish va korroziya ta'sirini hisobga olgan holda isitish plitasi materialining termal bir xilligini taqqoslash har qanday sanoat isitish dasturi uchun eng yaxshi tanlovga olib keladi.