+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Тепловые характеристики алюминия

Тепловые характеристики алюминия заметно отличаются от тепловых характеристик коррозионностойкой стали и обеспечивают значительные преимущества в тех случаях, когда точки перегрева представляют собой проблему или когда камера должна быть быстро нагрета или охлаждена.

Тепловые градиенты

Теплота часто концентрируется на стенке камеры посредством источников, в частности, таких как проводимость от горячей детали или посредством излучения от ближайшей горячей нити. Избыточное газовыделение и риски, вызванные высокими температурами в этих точках, значительно сокращаются в результате использования алюминия, поскольку он обладает теплопроводностью, в 10 раз превышающей теплопроводность коррозионностойкой стали. Так, повышение температуры, вызванное локализованным источником теплоты на большой плоской плите в силу только теплопроводности (рис. 11), составляет [56]

$$T_{n}=q \frac{ln(\frac{d_{1}}{d_{2}})}{2 \pi kt}, (13)$$

где Тп - максимальное повышение температуры в стабильном состоянии; q - количество теплоты; d2 - диаметр плиты при комнатной температуре; d1 - диаметр источника теплоты (точка перегрева); k - теплопроводность: км = 206, kCTaш = 16,2 Вт/м • °С; t - толщина плиты.

Для целей сравнения посредством вышеуказанной формулы 10 Вт теплоты от сквозного соединения диаметром 6 мм (0,25 дюйма) на плите диаметром 1 м, толщиной 1 мм будет создавать повышение температуры на 6,6 °С в алюминии и на 83,8 °С в коррозионностойкой стали. Повышение температуры пропорционально мощности и может стать значительным даже при средних тепловых нагрузках.

Полгощение теплового излучения

Алюминий интенсивно отражает падающее тепловое излучение. Он обладает коэффициентом лучеиспускания в пределах от 0,04 до 0,07 по сравнению с 0,3-0,7 у коррозионностойкой стали [57]. В замкнутой системе вся отраженная теплота в конечном итоге поглощается, но в алюминиевых камерах она имеет тенденцию равномерно распределяться, а не сосредотачиваться вокруг первоначального источника.

Однако теплота может сосредотачиваться на неалюминиевых поверхностях с высокой излучательной способностью, если они имеют значительные открытые поперечные сечения.

температура точечного источника

Рис. 11. Повышение температуры, вызванное точечным источником

Тепловая постоянная времени

Из-за своей высокой теплопроводности алюминиевая камера может равномерно нагреваться и охлаждаться за гораздо меньшее время, чем требуется камере из коррозионностойкой стали. Тепловая постоянная времени цилиндрической системы, обмотанной трубками, по которым идет нагревательная/охлаждающая жидкость (рис. 12), может быть рассчитана следующим образом:

$$TC= \frac{d^{2} C_{p} D}{8k}, (14)$$

где ТС - тепловая постоянная времени; d - расстояние между нагревательными/охлаждаю- щими трубками; Ср - удельная теплоемкость: CpAl = 870, CpSS= 460 Вт• с/кг °С; D - плотность: DAl = 2,70, DSS= 8,03 г/см3; k - теплопроводность: kAl = 206, kSS=16,2 Вт/м *°С.

Здесь делается допущение о том, что толщина камеры постоянная и приближается к распределенному характеру теплоемкости и проводимости сосредоточенной массы в конце теплового сопротивления, соответствующего половине максимального расстояния от нагревательной жидкости. Это остается предположением и не является точным прогнозом. В целях сравнения если трубки нагревания/охлаждения находятся на расстоянии 20 см (8 дюймов) друг от друга, тепловые постоянные времени алюминия и коррозионностойкой стали составляют 1 мин. и 19 мин. соответственно.

Малая величина тепловой постоянной времени алюминиевых систем позволяет проводить быструю термическую обработку, поскольку (см. рис. 1) из алюминия активно выделяются газы при температурах, соответствующих одной постоянной времени (102 °С).

тепловая постоянная

Рис. 12. Тепловая постоянная времени

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.