----- Original Message -----

 

På baggrund af 25 års erfaring indenfor motorkonstruktion, må jeg spørge dig om der reelt er en metallurgisk specifikation, som findes, men endnu ikke er defineret, eller som jeg har overset:

 Det er en varmeteknisk specifikation i lighed med varmeledningstallet. Varmeledningstallet lambda angiver veldefineret materialets sammenlignelige varmetransportydelse i W/mxK.

 Specifikationen jeg efterlyser er lidt i retningen af materialets reflektionsevne, da jeg for nogle år siden skulle have nogle rustne paraboler sat i stand bad jeg om at få dem forkromet, men fik at vide der skulle sølv på, idet sølv reflekterer 95% af pærens lys, aluminium 88% og krom kun 11%. Eksemplet her angår det synlige lys, men det som jeg her er interesseret i at vide noget om, er metallers og deres legeringers reflektionsevne som vel kan placeres som en mere lavfrekvent del af spektret, i det infrarøde område. Det angår altså et overfladeteknisk mål, som ud fra metallets metallurgiske struktur afgør materialets varmetekniske data, og som tilsyneladende har større betydning for motorens virkningsgrad, end materialets varmeledningskoefficient.

 Konkret angår det varmestrålingen fra forbrændingen i motorer. I et patentskrift fandt jeg redegørelser for måledata med elektrolytiske belægninger af hhv. krom og kobber på forbrændingsrummets vægge, for at mindske varmetabet. Konklusionen var at kobberoverflade gav motoren bedre virkningsgrad. Imidlertid bruger man ikke teknikken. Man ved at støbejernsstempler giver motorer bedre virkningsgrad end aluminiumsstempler, fordi støbejerns varmeledningskoefficient er på ca. 57 og aluminium ca. 230. Desuagtet vælges ofte alustempler fordi det giver en mere smidig motor. Ser man efter, da har kobber et varmeledningstal på 401, således kan patentskriftets konklusion forekomme utroværdig, men det kan være en alvorlig fejl motorindustrien der har gjort, som ved kortlægning af nogle metallers, herunder kobber og aluminium, og sådanne metallers legeringer med jern, at deres varmereflektionsevne kan defineres. For mig at se tyder noget på, ved oversigt over metallegeringer, at udvikling af Fe-baserede legeringer med 1,5 -15 % Cu vil give en ståltype, som motorindustrien med fordel kan benytte, idet at kobbers reflektionsevne dermed kan forøge motorenes virkningsgrad. Tilsvarende, når varmen så først er inde i kobberlegeringen, da bidrager Cu- delen til forøget varmetransport, og det er jo en nyttig egenskab for at undgå termiske nedbrud. Og kobber har bedre lejetekniske egenskaber end støbejern, der ellers almindeligvis benyttes centrifugalstøbt til cylinderforinger, og det her foreslåede indhold vil ikke forøge kg- prisen. 

 Problemet du her kan være med til at løse, er virkeligt stort, og jeg kan belyse det ved følgende eksempel: Bl.a. har jeg haft møde med tidligere direktør Peter Sunn Petersen, da han var konstruktionschef hos MAN B&W Diesel, han viste mig sine forsøg med keramiske vægge i motorer, som de havde forsøgt med, og som ikke holdt men revnede, derefter forsøgte jeg med det dengang nye kostbare ZrO2, det kunne heller ikke holde. Jeg har også deltaget i internationale konferencer om emnet, muligvis vil man engang få så meget erfaring at det kan benyttes, men som Peter sagde, materialets højere temperatur gør så at der alligevel flyttes meget varme, idet strålingsvarme transmissionen til den bagvedliggende og styrkemæssigt bærende kappe forøges.

 Der er det så at noget tyder på, at kobber har en egenskab, at det modsat krom, i høj grad udstråler varme, men den modsatte vej, ikke optager strålingvarme.  Er det en egenskab, som kan aflæses i datablade? 

 

Med venlig hilsen   

Kurt Chr. Aggesen

 

Hej Kurt,

Jeg takker for henvendelsen med hvad der forekommer en meget interessant materialeteknologisk problemstilling.

 En væsentlig parameter for et materiales varmeudstråling er emissiviteten, epsilon, hvilket kan ses af Stefan-Boltzmann lov for varmeudstråling, q (W):

q = epsilon x SIGMA x (T1^4 – T2^4) x Areal  (SIGMA er Stefan-Boltzmann konstant, T1 er det udstrålende legemes temperatur og T2 omgivelsernes).

Emissiviteten er mellem 0 og 1 og jo blankere en overflade er, jo lavere er em. For oxideret stål er em = 0,79, mens den for poleret stål er 0,07 – altså en enorm forskel for samme materiale!

 

Jeg håber du kan bruge det til noget – hvis dette er et konkret industrielt relevant problem, kan vi godt udarbejde et tilbud på en indledende analyse af problemstillingen baseret på litteraturanalyser. Ellers vil jeg opfordre dig til at tage kontakt til et universitet.

Mvh Nikolaj 

______________________                                                      

Nikolaj Zangenberg

Ph.d., projektleder

 

TEKNOLOGISK INSTITUT

Center for Materialprøvning

Kongsvang Alle 29

DK-8000 Aarhus C

Tlf: +45 7220 2494