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. Como o aço é um mau condutor de calor, é bom para ambientes de alta temperatura como motores de avião.
Aqui estão algumas aplicações importantes que requerem metais que conduzem bem o calor:
- Permutadores de calor
- Aquecedores de calor
- Utensílios de cozinha
Permutadores de calor
Um permutador de calor é uma aplicação comum onde a boa condutividade térmica é importante. Os permutadores de calor fazem o seu trabalho transferindo calor para obter aquecimento ou arrefecimento.
Cobre é uma escolha popular para permutadores de calor em instalações industriais, ar condicionado, refrigeração, tanques de água quente e sistemas de aquecimento por piso radiante. A sua alta condutividade térmica permite a passagem rápida do calor através dele. O cobre tem propriedades adicionais desejáveis em trocadores de calor incluindo resistência à corrosão, biofouling, estresse e expansão térmica.
Alumínio também pode ser usado em algumas aplicações de trocadores de calor como uma alternativa mais econômica.
Os permutadores de calor são normalmente utilizados nas seguintes situações:
Instalações industriais
Os permutadores de calor em instalações industriais incluem centrais eléctricas fósseis e nucleares, instalações químicas, instalações de dessalinização e serviços marítimos.
Em instalações industriais a liga de cobre-níquel é utilizada para construir a tubagem do permutador de calor. A liga tem boa resistência à corrosão, o que protege contra a corrosão em ambientes de água salgada. Também tem boa resistência à bioincrustação para evitar a formação de algas e musgos marinhos. A liga de alumínio e latão tem propriedades similares e pode ser usada como alternativa.
Sistemas solares térmicos de água
Aquecedores solares de água são uma forma rentável de aquecer água na qual um tubo de cobre é usado para transferir a energia térmica solar para a água. O cobre é utilizado devido à alta condutividade térmica do cobre, resistência à corrosão do ar e da água e resistência mecânica.
Aquecedores de água a gás
Aquecedores de água a gás transferem o calor gerado pelos combustíveis gasosos para a água. Eles são comuns em caldeiras residenciais e comerciais. Para aquecedores de água a gás, o cobre é o material preferido devido à sua alta condutividade térmica e facilidade de fabrico.
Aquecimento e Arrefecimento Forçado
Bombas de calor que utilizam ar são utilizadas há muito tempo para aquecimento residencial e comercial. Elas funcionam através da troca de calor ar-ar através de unidades evaporadoras. Podem ser utilizadas em fornos a lenha, caldeiras e fogões. Novamente, o cobre é tipicamente utilizado por sua alta condutividade térmica.
Anilhas de Calor
Bombas de Calor são um tipo de trocador de calor que transfere o calor gerado por um dispositivo eletrônico ou mecânico para um fluido refrigerante em movimento. O fluido transfere o calor para longe do dispositivo, permitindo que este arrefeça à temperatura desejada. Metais com alta condutividade térmica são utilizados.
Os computadores utilizam dissipadores de calor para resfriar unidades centrais de processamento ou processadores gráficos. Os dissipadores de calor também são usados em dispositivos de alta potência como transistores de potência, lasers e diodos emissores de luz (LEDs).
Os dissipadores de calor são projetados para maximizar a área de superfície em contato com o fluido refrigerante.
As ligas de alumínio são o material mais comum dos dissipadores de calor. Isto acontece porque o alumínio custa menos que o cobre. No entanto, o cobre é utilizado onde são necessários níveis mais elevados de condutividade térmica. Alguns dissipadores de calor usam uma combinação de aletas de alumínio com uma base de cobre.
Cogumelos
Uma maior utilização doméstica de metal com boa condutividade térmica está nos fogões. Quando você está aquecendo sua comida, você não quer esperar o dia todo. É por isso que o cobre é usado nos fundos dos utensílios de cozinha de alta qualidade porque o metal conduz rapidamente o calor e o espalha uniformemente pela sua superfície.
No entanto, se você estiver com um orçamento, você pode usar utensílios de cozinha de alumínio como uma alternativa. Pode levar um pouco mais de tempo para aquecer a sua comida, mas a sua carteira irá agradecer-lhe por isso!
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