Là một thiết bị dẫn nhiệt hiệu quả cao, việc lựa chọn vật liệu ống dẫn nhiệt là rất quan trọng đối với hiệu suất của nó. Cấu trúc cơ bản của ống dẫn nhiệt bao gồm vỏ, lõi và chất lỏng làm việc bên trong. Vật liệu của từng bộ phận sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của nó, chẳng hạn như độ dẫn nhiệt, độ bền, khả năng chống ăn mòn, v.v. Sau đây sẽ tìm hiểu việc lựa chọn các vật liệu khác nhau trong ống dẫn nhiệt ảnh hưởng đến hiệu suất của nó như thế nào.
1. Độ dẫn nhiệt
Chức năng chính của ống dẫn nhiệt là truyền nhiệt nên độ dẫn nhiệt của vật liệu là yếu tố cần được quan tâm đầu tiên. Vật liệu ống dẫn nhiệt phổ biến bao gồm thép carbon, đồng, thép không gỉ và nhôm.
Đồng hoạt động tốt như một vật liệu dẫn nhiệt và có độ dẫn nhiệt cao. Vì vậy, ống dẫn nhiệt bằng đồng thường là lựa chọn hàng đầu trong những tình huống cần dẫn nhiệt hiệu quả.
Mặc dù nhôm có độ dẫn nhiệt thấp hơn một chút so với đồng nhưng nó có hiệu quả chi phí tốt hơn và trọng lượng nhẹ hơn, phù hợp với các sản phẩm có thiết kế nhẹ.
Thép carbon và thép không gỉ có độ dẫn nhiệt thấp, nhưng chúng có những ưu điểm riêng trong một số môi trường nhất định, chẳng hạn như độ bền cao và khả năng chống ăn mòn.
2. Chống ăn mòn và oxy hóa
Khi lựa chọn vật liệu ống dẫn nhiệt, khả năng chống ăn mòn và oxy hóa của vật liệu cũng là những yếu tố quan trọng cần cân nhắc, đặc biệt là trong một số môi trường khắc nghiệt như độ ẩm cao, độ mặn cao hoặc tiếp xúc với hóa chất.
Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa tốt nên thường được sử dụng trong những ứng dụng có yêu cầu cao về môi trường như thiết bị sưởi ấm công nghiệp hay môi trường có độ ẩm cao.
Đồng có thể tạo thành màng bảo vệ oxit trong không khí và có khả năng chống oxy hóa nhất định, nhưng có thể cần các biện pháp bảo vệ bổ sung trong môi trường axit hoặc kiềm mạnh.
Nhôm cũng có khả năng chống ăn mòn mạnh, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt và có thể tạo thành màng oxit nhôm trên bề mặt để bảo vệ.
3. Độ bền cơ học và độ bền
Ống dẫn nhiệt cần phải chịu được một số ứng suất cơ học nhất định trong quá trình sử dụng, chẳng hạn như nén, căng hoặc uốn, do đó độ bền cơ học của vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tuổi thọ sử dụng của nó.
Thép carbon và thép không gỉ thích hợp cho các ứng dụng cần chịu ngoại lực lớn, chẳng hạn như hệ thống ống dẫn nhiệt trong thiết bị công nghiệp do có độ bền cơ học cao.
Đồng và nhôm có độ bền cơ học thấp hơn nhưng chúng vẫn hoạt động tốt trong một số ứng dụng nhẹ và có độ bền thấp, chẳng hạn như thiết bị gia dụng.
4. Hiệu suất xử lý
Quá trình sản xuất ống dẫn nhiệt đòi hỏi vật liệu có hiệu suất xử lý tốt, đặc biệt trong những trường hợp có hình dạng phức tạp hoặc yêu cầu cao.
Đồng và nhôm có độ dẻo tốt, dễ gia công thành nhiều hình dạng khác nhau, thích hợp để chế tạo các ống dẫn nhiệt có kết cấu phức tạp.
Mặc dù thép không gỉ và thép cacbon có độ bền cao nhưng chúng khó gia công, đặc biệt là trong sản xuất các kết cấu phức tạp, có thể cần các quy trình tiên tiến hơn.
5. Yếu tố chi phí
Việc lựa chọn nguyên liệu cũng cần tính đến giá thành, đặc biệt trong sản xuất hàng loạt, giá nguyên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cạnh tranh trên thị trường của sản phẩm.
So với đồng và thép không gỉ, nhôm tương đối rẻ và có hiệu suất toàn diện tốt hơn nên thường được sử dụng trong các sản phẩm ống dẫn nhiệt ở thị trường tầm trung và cấp thấp.
Đồng và thép không gỉ đắt hơn và phù hợp với những trường hợp có yêu cầu hiệu suất cao hơn, nhưng trong một số ứng dụng cụ thể, lợi thế về hiệu suất của chúng có thể bù đắp cho chi phí cao.