ضریب انتقال حرارت فولاد جزو ویژگی‌های بسیار کلیدی برای این آلیاژ بوده که نقش پررنگی در کاربردهای مهندسی و صنعتی ایفا می‌کند. از آن جایی که فولاد جزو پرکاربردترین متریال اولیه در صنایع مختلف محسوب می‌شود، داشتن آگاهی و درک دقیق از ویژگی‌های حرارتی آن منجر به استفاده بهینه از ماده در فرآیندهای مختلف صنعتی می‌شود.
با توجه به اهمیت انتقال حرارت در فولاد تصمیم گرفتیم تا در این مطلب اطلاعات کاملی در رابطه با ضریب انتقال حرارت آن در اختیار شما قرار دهیم، همچنین پیرامون تأثیر این ضریب در تولیدات صنعتی و زندگی روزمره صحبت کنیم.
بیشتر بخوانید: نحوه تشخیص میلگرد تقلبی از اصل
عوامل مؤثر در ضریب انتقال حرارت فولاد
ضریب انتقال حرارت این ماده به میزان توانایی آن در انتقال گرما گفته می‌شود که چند فاکتور و عامل کلیدی بر روی آن تأثیرگذار هستند. این عوامل می‌توانند نقش مستقیم یا غیرمستقیمی بر روی توانایی‌های فولاد در زمینه انتقال حرارت داشته باشند. علاوه بر این، ترکیب شیمیایی، ساختار میکروسکوپی، دما و فرآیندهای تولید هم تحت تأثیر همین انتقال حرارت قرار می‌گیرند. از جمله مهم‌ترین فاکتورها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی فولاد به‌ویژه برای فولادهایی که درصد عناصر آلیاژی آن نظیر کربن، کروم، نیکل و منگنز زیاد است، تأثیر مستقیم و زیادی بر روی انتقال حرارت دارد. به‌طورکلی فولادهای کربنی در مقایسه با دیگر آلیاژها، ضریب انتقال حرارت بالاتری داشته که این افزایش ضریب به دلیل آن است که کربن در نقش عنصر اصلی موجب انتقال راحت‌تر گرما خواهد شد.
ساختار میکروسکوپی
فاکتور دیگر بر روی این ضریب، ساختار میکروسکوپی فولاد است که بر توانایی آن در انتقال حرارت نقش مهمی دارد. فولادهایی که دارای ساختار دانه‌بندی ریز و یکنواخت‌اند معمولاً انتقال حرارت بهتری در مقایسه با فولادهایی با دانه‌های درشت و ساختار نامنظم از خود نشان می‌دهند. به همین منظور فرآیندهای حرارتی در پروسه تولید فولاد، نظیر عملیات آنیلینگ، بر روی ویژگی‌های حرارتی تأثیر مستقیم دارند.
ما هم در مجموعه خود تلاش می‌کنیم تا از فولادهایی با ضریب حرارتی مناسب استفاده کنیم. همچنین، با پایبندی به شعار تعهد، کیفیت، راه ماست در انتخاب این متریال دقت بالا به کار می‌بریم تا میلگردهای صنعتی تولیدی، بهترین خواص را داشته باشند.
بیشتر بخوانید: تست کشش میلگرد چیست؟
فرایندهای تولید
از دیگر فاکتورها بر روی این ضریب می‌توان به انجام فرآیندهای تولید و تأثیر آن‌ها اشاره داشت. به‌عنوان مثال فولادی که در دماهای بالا و تحت عملیات گرم قرار می‌گیرند، ضریب انتقال حرارتی مختلفی نسبت به فولادهایی که در دمای پایین مانند نورد سرد قرار می‌گیرند، دارد.
ضریب انتقال حرارت فولاد در صنایع مختلف
با توجه به این‌که فولاد جزو مواد بسیار پرکاربرد در صنایع مختلف است، این ضریب اهمیت بسیار زیادی بر روی تولیدات و محصولات مختلف دارد؛ به‌عنوان مثال در صنعت خودروسازی فولاد جزو متریال اولیه اصلی برای ساخت بدنه خودروها، اجزاء موتور و سیستم‌های خنک کننده محسوب می‌شود. در این صنایع ضریب انتقال حرارت فولاد اهمیت بسیار ویژه‌ای دارد، چراکه موتور خودرو باید در دمای کنترل‌شده‌ای کار کند، به همین منظور فولاد به‌واسطه توانایی مناسب در هدایت حرارت منجر به حفظ دمای مطلوب خواهد شد.
همچنین در صنعت نفت و گاز فولاد و ضریب انتقال حرارت آن در ساخت لوله‌ها و تجهیزات انتقال سیال و اجزای سیستم‌های تحت‌فشار اهمیت ویژه‌ای دارد. انتقال حرارت مؤثر در این صنایع منجر به ایمنی و عملکرد صحیح تجهیزات می‌شود. همچنین در صنایع الکتریکی به واسطه نیاز به ویژگی‌های حرارتی و الکتریکی در ساخت انواع قطعات نظیر قطعات هادی و دیگر تجهیزات، فولاد و ضریب انتقال حرارت آن اهمیت بسیار ویژه‌ای پیدا می‌کند.
کاربردهای مهندسی ضریب انتقال حرارت فولاد
در مهندسی آگاهی کامل نسبت به این ضریب، به طراحان و مهندسان کمک می‌کند تا متریال مناسبی را برای کاربردهای مختلف انتخاب کنند. به‌عنوان مثال برای مبدل‌های حرارتی که به انتقال گرما از یک سیال به سیال دیگر نیاز است، باید فولادی با ضریب انتقال حرارت بالا انتخاب شود که عملکرد سیستم در بهترین حالت ممکن باشد. همچنین برای ساخت سیستم‌های تهویه مطبوع یا سیستم‌های خنک‌کننده فولادهایی که توانایی انتقال حرارت مناسب دارند برای جلوگیری از دمای بیش‌ازحد و حفظ عملکرد بهینه کارآمد هستند. از دیگر موارد می‌توان به حضور فولادهای صنعتی در تولید موتورها و قطعاتی که به انتقال حرارت نیاز دارند اشاره داشت که منجر به افزایش کارایی و عملکرد محصولات و تولید می‌شود.
بیشتر بخوانید و مطالعه کنید: معرفی انواع فولاد ck
چطور ضریب انتقال حرارت فولاد را اندازه‌گیری کنیم؟
برای محاسبه ضریب انتقال حرارت فولاد یا دیگر فلزات باید از استانداردهای خاصی نظیر استانداردهای ASTM E1952 و ISO 22007 پیروی کرد. این استانداردها روش‌هایی برای اندازه‌گیری ویژگی‌های مختلف نظیر ضریب انتقال حرارت فلزات را ارائه می‌دهند که با دقت بالا اندازه‌گیری شده‌اند.
جمع‌بندی
ضریب انتقال حرارت فولاد جزو ویژگی‌های حیاتی ماده بوده که تأثیر زیاد و مستقیمی بر روی عملکرد آن در صنایع مختلف می‌گذارد. فاکتورهای مختلفی هم بر روی این ضریب تأثیرگذارند که شامل ترکیبات شیمیایی، ساختار میکروسکوپی، فرآیندهای تولید، دما و … هستند. فولادی که دارای ضریب انتقال مناسبی باشد در صنایع مختلف نظیر خودروسازی، نفت و گاز و صنایع الکتریکی کاربردهای فراوانی دارد؛ پس شناخت دقیق این ویژگی منجر به طراحی بهتر سیستم‌ها و همچنین بهبود عملکرد محصولات صنعتی خواهد شد.
سوالات متداول
- چطور ضریب انتقال حرارت فولاد تعیین می‌شود؟
ضریب انتقال حرارت این ماده را با توجه به دستگاه‌های آزمایشی خاصی اندازه‌گیری می‌کنند. همچنین استانداردهای مختلفی هم برای آن در نظر گرفته شده است.
- چه عواملی بر ضریب انتقال حرارت فولاد تأثیر می‌گذارد؟
عواملی نظیر ترکیب شیمیایی، ساختار میکروسکوپی و فرآیندهای حرارتی دما باعث تأثیر و تغییر این ضریب خواهد شد.
- چرا فولاد با ضریب انتقال حرارت پایین می‌تواند مشکل‌ساز باشد؟
فولادی که ضریب پایینی دارد در کاربردهایی که نیاز به انتقال سریع دارند عملکرد خوبی نداشته و در نهایت منجر به افزایش دمای سیستم خواهد شد