คุณสมบัติความร้อน - การถ่ายโอนของกรอบหลอดโลหะคืออะไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์เฉพาะของเฟรมหลอดโลหะฉันได้เห็นความเก่งกาจและยูทิลิตี้ที่น่าทึ่งของโครงสร้างเหล่านี้ในอุตสาหกรรมมากมาย หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดที่มักจะอยู่ภายใต้การตรวจสอบข้อเท็จจริงคือคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนของเฟรมหลอดโลหะ ในบล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกลงไปในคุณสมบัติเหล่านี้สำรวจความสำคัญของพวกเขาปัจจัยที่มีอิทธิพลและการใช้งานจริง

ทำความเข้าใจกับการถ่ายเทความร้อนในเฟรมหลอดโลหะ

การถ่ายเทความร้อนเป็นกระบวนการทางกายภาพขั้นพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของพลังงานความร้อนจากภูมิภาคที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นไปจนถึงภูมิภาคที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ในบริบทของเฟรมหลอดโลหะโหมดหลักสามโหมดของการถ่ายเทความร้อนอยู่ที่การเล่น: การนำการพาความร้อนและการแผ่รังสี

การนำ

การนำคือการถ่ายโอนความร้อนผ่านวัสดุที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของวัสดุเอง โลหะรวมถึงที่ใช้ในเฟรมหลอดเป็นตัวนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระ อิเล็กตรอนฟรีเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดายผ่านโครงตาข่ายโลหะถือพลังงานความร้อนด้วย

อัตราการนำความร้อนในกรอบหลอดโลหะถูกควบคุมโดยกฎของฟูริเยร์ซึ่งระบุว่าฟลักซ์ความร้อน (Q) เป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิการไล่ระดับสี (DT/DX) และพื้นที่ตัดขวาง (A) ของหลอดและสัดส่วนผกผันกับความยาว (l) ของท่อ ในทางคณิตศาสตร์มันสามารถแสดงเป็น (q = -ka \ frac {dt} {dx}) โดยที่ k คือค่าการนำความร้อนของโลหะ

ตัวอย่างเช่นทองแดงและอลูมิเนียมเป็นโลหะที่ใช้กันทั่วไปในเฟรมหลอดเนื่องจากค่าการนำความร้อนสูง ทองแดงมีค่าการนำความร้อนประมาณ 401 W/(M · K) ในขณะที่อลูมิเนียมมีค่าการนำความร้อนประมาณ 237 W/(M · K) ซึ่งหมายความว่าสามารถถ่ายเทความร้อนได้เร็วขึ้นผ่านเฟรมหลอดทองแดงและอลูมิเนียมเมื่อเทียบกับโลหะที่มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่า

การพา

การพาความร้อนเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนความร้อนผ่านการเคลื่อนที่ของของเหลว (ไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือก๊าซ) ในกรณีของเฟรมหลอดโลหะการพาความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งภายในและภายนอกหลอด

เมื่อของเหลวไหลผ่านพื้นผิวด้านนอกของกรอบหลอดโลหะมันสามารถนำความร้อนออกจากท่อ สิ่งนี้เรียกว่าการพาความร้อนแบบบังคับหากของเหลวถูกบังคับให้ไหลด้วยวิธีการภายนอกเช่นปั๊มหรือพัดลม ในทางกลับกันการพาความร้อนตามธรรมชาติเกิดขึ้นเมื่อของเหลวเคลื่อนที่เนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

ภายในหลอดหากของเหลวไหลมันยังสามารถถ่ายโอนความร้อนไปยังหรือจากผนังท่อ ตัวอย่างเช่นในแอปพลิเคชันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลวร้อนที่ไหลลงมาภายในท่อสามารถถ่ายโอนความร้อนไปยังของเหลวที่เย็นกว่าที่ไหลออกไปด้านนอกท่อผ่านผนังหลอด

การฉายรังสี

รังสีคือการถ่ายโอนความร้อนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า วัตถุทั้งหมดปล่อยรังสีความร้อนและปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและคุณสมบัติพื้นผิวของวัตถุ

เฟรมหลอดโลหะสามารถปล่อยและดูดซับรังสีความร้อน การปล่อยออกมาของพื้นผิวโลหะมีบทบาทสำคัญในการกำหนดปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมา การแผ่รังสีที่สูงขึ้นหมายความว่าพื้นผิวโลหะสามารถปล่อยรังสีได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่นกรอบหลอดโลหะสีดำ - ทาสีจะมีการปล่อยแสงที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับกรอบหลอดโลหะขัดเงาและทำให้มันจะปล่อยรังสีความร้อนมากขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกัน

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความร้อน - คุณสมบัติการถ่ายโอน

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนของเฟรมหลอดโลหะ

องค์ประกอบของวัสดุ

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ค่าการนำความร้อนของโลหะที่ใช้ในเฟรมหลอดเป็นปัจจัยสำคัญ โลหะที่แตกต่างกันมีค่าการนำความร้อนที่แตกต่างกันและตัวเลือกของโลหะจะขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะ สำหรับการใช้งานสูง - ความร้อน - การถ่ายโอนโลหะที่มีค่าการนำความร้อนสูงเช่นทองแดงและอลูมิเนียมเป็นที่ต้องการ อย่างไรก็ตามโลหะเหล่านี้อาจมีราคาแพงกว่าโลหะอื่น ๆ เช่นเหล็ก เหล็กมีค่าการนำความร้อนประมาณ 45 W/(M · K) ซึ่งต่ำกว่าทองแดงและอลูมิเนียม แต่อาจเพียงพอสำหรับการใช้งานบางอย่างที่ค่าใช้จ่ายเป็นข้อกังวลหลัก

รูปทรงเรขาคณิต

รูปทรงเรขาคณิตของหลอดรวมถึงเส้นผ่านศูนย์กลางความหนาของผนังและความยาวอาจส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อน หลอดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่จะมีพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนผ่านการพาความร้อนและการแผ่รังสี อย่างไรก็ตามผนังที่หนาขึ้นสามารถทำหน้าที่เป็นความต้านทานความร้อนลดอัตราการนำความร้อนผ่านท่อ

คุณสมบัติของเหลว

หากเกี่ยวข้องกับการพาความร้อนคุณสมบัติของของเหลวเช่นความหนาแน่นความหนืดความจุความร้อนจำเพาะและการนำความร้อนจะส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อน ตัวอย่างเช่นของเหลวที่มีความจุความร้อนจำเพาะสูงขึ้นสามารถดูดซับความร้อนต่อมวลมากขึ้นและของเหลวที่มีค่าการนำความร้อนที่สูงขึ้นสามารถถ่ายเทความร้อนได้เร็วขึ้น

พื้นผิวเสร็จสิ้น

พื้นผิวผิวของกรอบหลอดโลหะสามารถส่งผลกระทบต่อการถ่ายเทความร้อนผ่านการแผ่รังสีและการพาความร้อน พื้นผิวที่ขรุขระสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีอยู่สำหรับการถ่ายเทความร้อนเพิ่มการพาความร้อน นอกจากนี้ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การปล่อยออกมาของพื้นผิวมีผลต่อการถ่ายเทความร้อนจากรังสี

แอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริง

คุณสมบัติความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์ - การถ่ายโอนเฟรมหลอดโลหะทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการถ่ายโอนความร้อนจากของเหลวหนึ่งไปยังอีก เฟรมหลอดโลหะมักใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพราะสามารถถ่ายโอนความร้อนระหว่างของเหลวทั้งสองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเปลือก - และ - หลอดท่อทำจากโลหะและของเหลวร้อนไหลภายในหลอดในขณะที่ของเหลวเย็นไหลออกมานอกหลอด ค่าการนำความร้อนสูงของหลอดโลหะช่วยให้การถ่ายเทความร้อนมีประสิทธิภาพระหว่างของเหลวทั้งสอง คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแอปพลิเคชันดังกล่าวได้อาคารเฟรม-

ระบบ HVAC

ในระบบความร้อนการระบายอากาศและอากาศ - ปรับอากาศ (HVAC) เฟรมหลอดโลหะถูกใช้ในส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นหม้อน้ำและคอนเดนเซอร์ ส่วนประกอบเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความร้อน - คุณสมบัติการถ่ายโอนของหลอดโลหะเพื่อให้ความร้อนหรือทำให้อากาศเย็นลง ตัวอย่างเช่นในหม้อน้ำน้ำร้อนหรือไอน้ำไหลผ่านท่อโลหะและความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศโดยรอบผ่านการพาความร้อนและการแผ่รังสี

ระบบส่งกำลัง

ในเสาเกียร์เหล็กขนาด 132kVเฟรมหลอดโลหะใช้เพื่อรองรับตัวนำไฟฟ้า เสาเหล่านี้สามารถพบกับการสร้างความร้อนอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการไหลของกระแสไฟฟ้า คุณสมบัติความร้อน - การถ่ายโอนของหลอดโลหะช่วยในการกระจายความร้อนนี้ป้องกันความร้อนสูงเกินไปของเสาและทำให้มั่นใจว่าการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของระบบส่งกำลังไฟฟ้า

กระบวนการอุตสาหกรรม

กระบวนการอุตสาหกรรมจำนวนมากต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำและเฟรมหลอดโลหะสามารถใช้ในความร้อน - อุปกรณ์ถ่ายโอนเพื่อให้ได้สิ่งนี้ ตัวอย่างเช่นในโรงงานเคมีเฟรมหลอดโลหะสามารถใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อถ่ายโอนความร้อนไปยังหรือจากสารตั้งต้นควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาและสร้างความมั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์

บทสรุป

คุณสมบัติความร้อน - การถ่ายโอนของเฟรมหลอดโลหะเป็นผลมาจากผลรวมของการนำไฟฟ้าการพาความร้อนและการแผ่รังสี คุณสมบัติเหล่านี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นองค์ประกอบของวัสดุเรขาคณิตของท่อคุณสมบัติของเหลวและผิวผิว ความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์ - ลักษณะการถ่ายโอนของเฟรมหลอดโลหะทำให้พวกเขาขาดไม่ได้ในการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและระบบ HVAC ไปจนถึงการส่งผ่านพลังงานและกระบวนการอุตสาหกรรม

หากคุณต้องการเฟรมหลอดโลหะคุณภาพสูงสำหรับความร้อนเฉพาะของคุณ - แอปพลิเคชันถ่ายโอนเราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยเหลือคุณ ความเชี่ยวชาญของเราในการผลิตเฟรมหลอดโลหะช่วยให้คุณได้รับผลิตภัณฑ์ที่มีความร้อนที่ดีที่สุด - คุณสมบัติการถ่ายโอน ไม่ว่าคุณจะกำลังทำงานอยู่อาคารเฟรม-โครงการท่อโลหะหรือแอปพลิเคชันอื่น ๆ เราสามารถจัดหาโซลูชันที่กำหนดเองเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณ ติดต่อเราเพื่อเริ่มการอภิปรายการจัดซื้อและค้นหาเฟรมหลอดโลหะที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ

การอ้างอิง

1. Incropera, FP, Dewitt, DP, Bergman, TL, & LaVine, AS (2007) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล John Wiley & Sons
2. Holman, JP (2010) การถ่ายเทความร้อน McGraw - Hill
3. Cengel, Ya, & Ghajar, AJ (2015) การถ่ายเทความร้อนและมวล: พื้นฐานและการใช้งาน McGraw - Hill Education