Thermal conductivity measures the ability of a metal to conduct heat. This property varies across different types of metal and is important to consider in applications where high operating temperatures are common.
In pure metals, thermal conductivity stays roughly the same with increases in temperature. However in alloys the thermal conductivity increases with temperature.
Which Metals Conduct Heat The Best?
| Common metals ranked by thermal conductivity | ||
| Rank | Metal | Thermal Conductivity |
| 1 | Copper | 223 |
| 2 | Aluminum | 118 |
| 3 | Brass | 64 |
| 4 | Steel | 17 |
| 5 | Bronze | 15 |
As you can see, out of the more common metals, copper and aluminum have the highest thermal conductivity while steel and bronze have the lowest. Heat conductivity is a very important property when deciding which metal to use for a specific application. As copper is an excellent conductor of heat, it’s good for heat exchangers, heat sinks, and even saucepan bottoms. Poiché l’acciaio è un povero conduttore di calore, è buono per ambienti ad alta temperatura come i motori degli aerei.
Queste sono alcune importanti applicazioni che richiedono metalli che conducono bene il calore:
- Scambiatori di calore
- Panelli di calore
- Cucine
Scambiatori di calore
Uno scambiatore di calore è un’applicazione comune dove una buona conduttività termica è importante. Gli scambiatori di calore fanno il loro lavoro trasferendo il calore per ottenere il riscaldamento o il raffreddamento.
Il rame è una scelta popolare per gli scambiatori di calore in impianti industriali, aria condizionata, refrigerazione, serbatoi di acqua calda e sistemi di riscaldamento a pavimento. La sua alta conducibilità termica permette al calore di attraversarlo rapidamente. Il rame ha altre proprietà desiderabili negli scambiatori di calore, tra cui la resistenza alla corrosione, al biofouling, allo stress e all’espansione termica.
L’alluminio può anche essere usato in alcune applicazioni di scambiatori di calore come alternativa più economica.
Gli scambiatori di calore sono comunemente usati nelle seguenti situazioni:
Strutture industriali
Gli scambiatori di calore nelle strutture industriali includono centrali elettriche fossili e nucleari, impianti chimici, impianti di desalinizzazione e servizi marini.
Negli impianti industriali si usa la lega rame-nichel per costruire i tubi dello scambiatore di calore. La lega ha una buona resistenza alla corrosione che protegge dalla corrosione in ambienti di acqua salata. Ha anche una buona resistenza al biofouling per evitare la formazione di alghe e muschi marini. La lega alluminio-ottone ha proprietà simili e può essere usata come alternativa.
Sistemi di acqua termale solare
Gli scaldacqua solari sono un modo economico per riscaldare l’acqua in cui un tubo di rame è usato per trasferire l’energia termica solare all’acqua. Il rame è usato per la sua alta conducibilità termica, la resistenza alla corrosione dell’aria e dell’acqua e la forza meccanica.
Scaldacqua a gas
Gli scambiatori di calore per acqua a gas trasferiscono il calore generato dai combustibili a gas all’acqua. Sono comuni nelle caldaie residenziali e commerciali. Per gli scaldabagni a gas, il rame è il materiale preferito per la sua alta conducibilità termica e la facilità di fabbricazione.
Riscaldamento e raffreddamento ad aria forzata
Le pompe di calore ad aria sono state usate a lungo per il riscaldamento residenziale e commerciale. Funzionano tramite lo scambio di calore aria-aria attraverso unità di evaporazione. Possono essere usate in forni a legna, caldaie e stufe. Anche in questo caso, il rame è tipicamente usato per la sua alta conduttività termica.
Lavelli di calore
I lavelli di calore sono un tipo di scambiatore di calore che trasferisce il calore generato da un dispositivo elettronico o meccanico in un fluido refrigerante in movimento. Il fluido trasferisce il calore lontano dal dispositivo, permettendogli di raffreddarsi alla temperatura desiderata. Vengono usati metalli con alta conducibilità termica.
I computer usano i dissipatori di calore per raffreddare le unità centrali di elaborazione o i processori grafici. I dissipatori di calore sono anche usati in dispositivi ad alta potenza come transistor di potenza, laser e diodi ad emissione di luce (LED).
I dissipatori di calore sono progettati per massimizzare la superficie di contatto con il fluido refrigerante.
Le leghe di alluminio sono il materiale più comune per i dissipatori di calore. Questo perché l’alluminio costa meno del rame. Tuttavia il rame è usato dove sono necessari livelli più alti di conducibilità termica. Alcuni dissipatori di calore usano una combinazione di alette di alluminio con una base di rame.
Cookware
Un uso più domestico del metallo con buona conducibilità termica è nelle pentole. Quando stai riscaldando il tuo cibo, non vuoi aspettare tutto il giorno. Questo è il motivo per cui il rame è usato nei fondi delle pentole di alta qualità, perché il metallo conduce rapidamente il calore e lo diffonde uniformemente sulla sua superficie.
Tuttavia, se hai un budget limitato, puoi usare le pentole di alluminio come alternativa. Forse ci vorrà un po’ più di tempo per riscaldare il cibo, ma il tuo portafoglio ti ringrazierà!
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