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. Da Stahl ein schlechter Wärmeleiter ist, eignet er sich gut für Hochtemperaturumgebungen wie Flugzeugtriebwerke.
Hier sind einige wichtige Anwendungen, die gut wärmeleitende Metalle erfordern:
- Wärmetauscher
- Wärmesenken
- Kochgeschirr
Wärmetauscher
Ein Wärmetauscher ist eine häufige Anwendung, bei der eine gute Wärmeleitfähigkeit wichtig ist. Die Aufgabe von Wärmetauschern besteht darin, Wärme zu übertragen, um eine Erwärmung oder Abkühlung zu erreichen.
Kupfer ist eine beliebte Wahl für Wärmetauscher in Industrieanlagen, Klimaanlagen, Kühlanlagen, Warmwassertanks und Fußbodenheizungen. Dank seiner hohen Wärmeleitfähigkeit kann die Wärme schnell durch das Material fließen. Kupfer hat zusätzliche Eigenschaften, die in Wärmetauschern erwünscht sind, wie z.B. Beständigkeit gegen Korrosion, Biofouling, Stress und thermische Ausdehnung.
Als kostengünstigere Alternative kann in einigen Wärmetauscheranwendungen auch Aluminium verwendet werden.
Wärmetauscher werden häufig in den folgenden Situationen eingesetzt:
Industrieanlagen
Wärmetauscher in Industrieanlagen umfassen fossile und nukleare Kraftwerke, chemische Anlagen, Entsalzungsanlagen und Schifffahrtsdienste.
In Industrieanlagen wird eine Kupfer-Nickel-Legierung für die Konstruktion der Wärmetauscherrohre verwendet. Die Legierung hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, die vor Korrosion in Salzwasserumgebungen schützt. Sie hat auch eine gute Beständigkeit gegen Biofouling, um die Bildung von Algen und Seemoos zu verhindern. Eine Aluminium-Messing-Legierung hat ähnliche Eigenschaften und kann als Alternative verwendet werden.
Solarthermische Wassersysteme
Solare Warmwasserbereiter sind eine kostengünstige Methode zur Wassererwärmung, bei der ein Kupferrohr verwendet wird, um die thermische Sonnenenergie auf das Wasser zu übertragen. Kupfer wird wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit, seiner Beständigkeit gegen Luft- und Wasserkorrosion und seiner mechanischen Festigkeit verwendet.
Gas-Wassererhitzer
Gas-Wasserwärmetauscher übertragen die von Gasbrennstoffen erzeugte Wärme auf Wasser. Sie sind in privaten und gewerblichen Boilern üblich. Für Gas-Wassererhitzer ist Kupfer das bevorzugte Material, da es eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt und leicht zu verarbeiten ist.
Forced Air Heating and Cooling
Wärmepumpen, die mit Luft arbeiten, werden seit langem für die Beheizung von Wohnhäusern und Gewerbebetrieben eingesetzt. Sie arbeiten über einen Luft-Luft-Wärmeaustausch durch Verdampfereinheiten. Sie können in Holzöfen, Heizkesseln und Öfen eingesetzt werden. Auch hier wird in der Regel Kupfer wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet.
Wärmesenken
Wärmesenken sind eine Art von Wärmetauscher, der die von einem elektronischen oder mechanischen Gerät erzeugte Wärme in eine sich bewegende Kühlflüssigkeit überträgt. Die Flüssigkeit leitet die Wärme vom Gerät weg, so dass es auf die gewünschte Temperatur abkühlen kann. Es werden Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet.
In Computern werden Kühlkörper zur Kühlung von Zentraleinheiten oder Grafikprozessoren eingesetzt. Kühlkörper werden auch in Hochleistungsgeräten wie Leistungstransistoren, Lasern und Leuchtdioden (LEDs) verwendet.
Kühlkörper sind so konstruiert, dass die Oberfläche, die mit der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt, maximiert wird.
Aluminiumlegierungen sind das gängigste Material für Kühlkörper. Das liegt daran, dass Aluminium weniger kostet als Kupfer. Kupfer wird jedoch verwendet, wenn eine höhere Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist. Einige Kühlkörper bestehen aus einer Kombination von Aluminiumlamellen und einem Kupfersockel.
Kochgeschirr
Ein weiterer Anwendungsbereich von Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit ist Kochgeschirr. Wenn Sie Ihr Essen aufwärmen, wollen Sie nicht den ganzen Tag warten. Deshalb wird für die Böden von hochwertigem Kochgeschirr Kupfer verwendet, weil das Metall die Wärme schnell leitet und gleichmäßig über die Oberfläche verteilt.
Wenn Sie jedoch nur über ein geringes Budget verfügen, können Sie als Alternative auch Kochgeschirr aus Aluminium verwenden. Es dauert zwar etwas länger, Ihr Essen zu erhitzen, aber Ihr Geldbeutel wird es Ihnen danken!
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