คุณสมบัติทางความร้อนของท่อเหล็กดำ

แม้ว่าท่อเหล็กสีดำจะมีชื่อเป็นเหล็ก แต่จริงๆ แล้ว ท่อเหล็กเกรดต่ำนั้นทำมาจากเหล็กอ่อนเกรดต่ำ เหล็กอ่อนเป็นเหล็กอ่อนที่สามารถเชื่อมและตัดด้วยคบเพลิงได้ง่าย ตัวแทนจำหน่ายและผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมในอเมริกาจะอ้างถึงกำหนดการท่อเหล็ก 40 ท่อเมื่อพูดถึงท่อเหล็กสีดำ ใช้เหล็กอ่อนเพราะงอได้ มันสามารถตัดด้วยไฟฉายและใช้งานได้ง่ายกว่ามาก การรู้ว่าเหล็กสีดำทำมาจากอะไรมีความสำคัญเนื่องจากคุณสมบัติทางความร้อนของเหล็กนั้นแตกต่างจากเหล็กชนิดอ่อน

การนำความร้อนคือความสามารถของวัสดุในการนำความร้อน สูตรการหาค่าการนำความร้อนคือ btu/(hr-ft^2-F) ในการแก้สมการนี้ ให้ลบชั่วโมงสัมผัสจากความยาวเป็นฟุตของท่อยกกำลังสอง ลบอุณหภูมิของแหล่งความร้อนในหน่วยฟาเรนไฮต์ คูณค่านี้ด้วย btu ซึ่งเป็นหน่วยความร้อนอังกฤษที่พบโดยการหารน้ำหนักของท่อด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ค่าการนำความร้อนสำหรับท่อเหล็กสีดำมีตั้งแต่ 26K ถึง 37.5K ซึ่งหมายความว่าเป็นตัวนำความร้อนที่ดี K ย่อมาจากเคลวิน การวัดพลังงานความร้อน

ความหนาแน่นคืออัตราส่วนของมวลของวัตถุต่อปริมาตร ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าไรก็ยิ่งหนาแน่นมากขึ้นเท่านั้น ความหนาแน่นของท่อเหล็กดำอยู่ที่ .284 ปอนด์ต่อนิ้ว หมายความว่าไม่หนาแน่นมาก ตัวอย่างเช่น ไททาเนียมมีความหนาแน่นประมาณครึ่งหนึ่งของเหล็กกล้าอ่อน และอลูมิเนียมมีความหนาแน่นหนึ่งในสามของเหล็กกล้าอ่อน การคำนวณนี้หาได้จากการหารมวลของท่อด้วยปริมาตร

เฉพาะ ความจุความร้อน คือ ปริมาณความร้อนต่อหน่วยมวลที่ต้องการทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส ความร้อนจำเพาะของท่อเหล็กดำคือ .122 หน่วยความร้อนอังกฤษต่อปอนด์ต่อองศา สูตรการหาความร้อนจำเพาะคือ (btu/lb/F)

การขยายตัวทางความร้อนคือเมื่อวัตถุเริ่มขยายตัวเมื่ออุณหภูมิรอบตัวเพิ่มขึ้น เมื่อวัตถุได้รับความร้อน โมเลกุลจะเริ่มเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและขยายตัวออกด้านนอก ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของท่อเหล็กดำคือ 6.7 ในการหาปริมาณการขยายตัวทางความร้อน ให้คูณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นด้วยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน คูณผลคูณของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนด้วยความยาวรวมของท่อ