ایلومینیم تھرمل پراپرٹیز: چالکتا، توسیع، حرارت کی منتقلی اور درجہ حرارت کی حدیں

ایلومینیم گرمی کو اتنی موثر طریقے سے کیوں منتقل کرتا ہے۔

ایلومینیم تقریباً 235 W/m·K کی تھرمل چالکتا کو صرف 2.70 g/cm³ کی کثافت کے ساتھ جوڑتا ہے، یہی وجہ ہے کہ یہ ہیٹ سنک، ریڈی ایٹر کور اور تھرمل اسپریڈرز پر حاوی ہے۔ مفت الیکٹران زیادہ تر توانائی لے جاتے ہیں جبکہ جالی کمپن، یا فونون، باقی کو سنبھالتے ہیں، لہذا گرمی ایک گرم جگہ پر جمع ہونے کے بجائے ٹھوس حصے کے ذریعے پھیلتی ہے۔ کاپر اب بھی تقریباً 401 W/m·K پر بہتر کام کرتا ہے، لیکن یہ تین گنا سے زیادہ بھاری ہے، اس لیے چالکتا-سے-بڑے پیمانے پر ایلومینیم عام طور پر ایک دیوار کے اندر جیت جاتا ہے۔

تجارتی طور پر خالص درجات جیسے 1050، 1060 اور 1100 سب سے زیادہ چالکتا دیتے ہیں۔ ملاوٹ کرنے والے عناصر الیکٹرانوں کو بکھرتے ہیں اور نمبر کو نیچے کھینچتے ہیں، اس لیے ذیل کی قدریں تصدیق شدہ مل ٹیسٹ ڈیٹا کے متبادل کے بجائے رہنمائی کو سائز دے رہی ہیں۔

تھرمل توسیع: ڈیزائن ڈرائیور کو کوئی بھی نظر انداز نہیں کر سکتا

ایلومینیم کی تھرمل توسیع کا لکیری گتانک تقریباً 23 × 10 ہے^-6فی K، 12 × 10 کے دو گنا کے قریب^-6ساختی سٹیل کے فی K لہٰذا 1 میٹر ایلومینیم کا حصہ ہر 1 ڈگری درجہ حرارت کی تبدیلی کے لیے تقریباً 0.023 ملی میٹر بڑھتا ہے، یہی وجہ ہے کہ جہاں بھی دھات کو ساختی طور پر استعمال کیا جاتا ہے وہاں توسیعی خلا، سلاٹڈ بولٹ ہولز اور مطابقت پذیر چپکنے والی تہہ ظاہر ہوتی ہے۔ گتانک کا تعلق مزاج کی بجائے ایلومینیم کی جالی سے ہے، لہذا مرکب کا انتخاب بمشکل اسے تبدیل کرتا ہے، اور تصدیق ASTM E228 پش-راڈ ڈائیلاٹومیٹری کے بعد ہوتی ہے۔

ہیٹ ایکسچینجرز، فن اور مائیکرو چینل جیومیٹری

ایلومینیم کی چالکتا-سے-وزن کا تناسب کاربن اسٹیل کے مقابلے میں تقریباً پندرہ گنا ہے، یہی وجہ ہے کہ HVAC کوائل، آٹوموٹو ریڈی ایٹرز اور کنڈینسر اس سے بنائے گئے ہیں۔ تقریباً 0.1 ملی میٹر کے پنکھ نہ ہونے کے برابر وزن پر سطحی رقبہ کو ضرب دیتے ہیں، اور مائیکرو چینل ٹیوبیں چند بڑے کی بجائے بہت سے چھوٹے متوازی چینلز کے ذریعے ریفریجرینٹ کو آگے بڑھا کر منتقلی کو مزید بڑھاتی ہیں۔

فوائل اور فن اسٹاک بنیادی طور پر 1100، 1200، 3003، 8011 اور 8006 میں فراہم کیے جاتے ہیں، جہاں 8011 اور 8006 استعمال کیے جاتے ہیں جہاں پنکھ کی زیادہ طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔

کلیڈ بریزنگ شیٹ میں 4004 یا 4045 الائے لیئر ہوتی ہے لہذا ایک فرنس پاس ایک مکمل ریڈی ایٹر کور میں شامل ہوتا ہے۔

پلیٹ-فن کور سوٹ ایئر-کولڈ الیکٹرانکس اور کمپریسڈ-ایئر ڈرائر جہاں کمپیکٹ پن پریشر کی درجہ بندی سے زیادہ اہمیت رکھتا ہے۔

اعلی اور کم درجہ حرارت پر طاقت

خالص ایلومینیم تقریباً 660 ڈگری پر پگھلتا ہے، اور وہ چھت ہر اعلی-درجہ حرارت کے فیصلے کو شکل دیتی ہے۔ پیداوار کی طاقت تقریباً 150 ڈگری سے بہت زیادہ گرتی ہے، اور 400 ڈگری سے اوپر کی مسلسل خدمت اناج کا باعث بنتی ہے-باؤنڈری پھیلاؤ جو ٹھنڈک کو واپس نہیں لے سکتا، جب کہ 300 ڈگری تک ایک مختصر سیر میں تقریباً نصف کمرے-درجہ حرارت کی طاقت صرف اس وقت تک خرچ ہوتی ہے جب تک کہ حصہ محیط پر واپس نہ آجائے۔ سٹرین-3003، 3004، 5052 اور 5083 کو گرم سروس کے مطابق کرتا ہے، اور ٹھنڈے سرے پر دھات کی لچک اور نشان کی سختی حاصل ہوتی ہے، جو 5083، 5052 اور 6061 کو لیکویفائیڈ-گیس ٹینکوں میں ڈالتی ہے

ملعمع کاری، جوڑ اور عملی حدود

انوڈائزنگ، پینٹنگ اور پاؤڈر کوٹنگ سبھی سطح کی چالکتا کو کم کرتے ہیں کیونکہ آکسائیڈ یا پولیمر کی تہہ موصل ہوتی ہے، اس لیے تھرمل انٹرفیس کے علاقوں کو ختم کرنے سے پہلے ماسک کر دیا جاتا ہے۔ جہاں گیلے اور گرم ماحول میں ایلومینیم سٹیل یا تانبے سے ملتا ہے، وہاں گالوانک سنکنرن ڈیزائن کو کنٹرول کرتا ہے اور موصل واشر یا قربانی کی کوٹنگ کا مطالبہ کرتا ہے۔ ایلومینیم ٹائٹینیم یا نکل-بیس الائے کے مقابلے میں کم ہائی-تناؤ تھرمل سائیکلوں کو بھی برداشت کرتا ہے، اس لیے سائیکل والے جوڑوں کو تعمیل جیومیٹری کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایلومینیم-سلیکان فلر کے ساتھ بریزنگ جوڑوں کے درجہ حرارت کو پیرنٹ میٹل کی پگھلنے کی حد سے نیچے رکھتی ہے، اور رگڑ اسٹر ویلڈنگ موٹے سیکشن جوڑوں کی پورسٹی کو محدود کرتی ہے۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

سوال: ایلومینیم کی تھرمل چالکتا کیا ہے؟
خالص ایلومینیم کمرے کے درجہ حرارت پر تقریباً 235 W/m·K چلاتا ہے، جب کہ عام مرکبات جیسے 3003، 6061 اور 5052 تقریباً 120 اور 195 W/m·K کے درمیان گرتے ہیں۔

سوال: کیا تانبا ایلومینیم سے بہتر تھرمل موصل ہے؟
کاپر ایلومینیم کے لیے 235 W/m·K کے مقابلے میں تقریباً 401 W/m·K چلاتا ہے، لیکن ایلومینیم کا وزن تقریباً ایک تہائی ہے، اس لیے اس کی چالکتا-سے-وزن کا تناسب عام طور پر زیادہ مفید اعداد و شمار ہوتا ہے۔

سوال: گرم ہونے پر ایلومینیم کتنا پھیلتا ہے؟
لکیری گتانک تقریباً 23 × 10 ہے۔^-6فی K، تو 1 میٹر ایلومینیم بار تقریباً 0.023 ملی میٹر فی 1 ڈگری اور تقریباً 0.23 ملی میٹر 10 ڈگری کے اضافے پر بڑھتا ہے۔

سوال: کیا ایلومینیم 300 ڈگری سے اوپر استعمال کیا جا سکتا ہے؟
مختصر سیر قابلِ برداشت ہے کیونکہ ٹھنڈک کے بعد حرارت واپس کرنے پر طاقت ختم ہو جاتی ہے، لیکن 400 ڈگری سے اوپر کی مسلسل سروس اناج کی حدود کو مستقل طور پر کم کر دیتی ہے۔

سوال: ایلومینیم کے پنکھ صرف 0.1 ملی میٹر موٹے کیوں ہیں؟
پتلے پنکھ وزن اور مواد کی لاگت کو کم رکھتے ہوئے سطح کے رقبہ کو فی یونٹ حجم میں بڑھاتے ہیں، اور چالکتا اس قدر زیادہ ہے کہ پنکھ اپنی لمبائی کے ساتھ تقریبا isothermal رہتا ہے۔