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熱阻的基本概念

閱讀:2560        發布時間:2018-1-30
 
  熱阻(thermalresistance)
 
  當有熱量在物體上傳輸時,在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值,單位為開爾文每瓦特(K/W)或攝氏度每瓦特(℃/W),即
 
   

        上式中,為物體一端的溫度、為物體另一端的溫度以及為發熱源的功率。
 
  當熱量在物體內部以熱傳導的方式傳遞時,遇到的阻力稱為導熱熱阻。對于熱流經過的截面積不變的平板,導熱熱阻為為L/(k*A)。其中L為平板的厚度,A為平板垂直于熱流方向的截面積,k為平板材料的熱導率。
 
  在對流換熱過程中,固體壁面與流體之間的熱阻稱為對流換熱熱阻,1/(hA)。其中h為對流換熱系數,A為換熱面積。兩個溫度不同的物體相互輻射換熱時的熱阻稱為輻射熱阻。如果兩個物體都是黑體(見黑體和灰體),且忽略兩物體間的氣體對熱量的吸收,則輻射熱阻為1/(A1F1-2)或1/(A2F2-1)。其中A1和A2為兩個物體相互輻射的表面積,F1-2和F2-1為輻射角系數。
 
  當熱量流過兩個相接觸的固體的交界面時,界面本身對熱流呈現出明顯的熱阻,稱為接觸熱阻。產生接觸熱阻的主要原因是,任何外表上看來接觸良好的兩物體,直接接觸的實際面積只是交界面的一部分(見圖),其余部分都是縫隙。熱量依靠縫隙內氣體的熱傳導和熱輻射進行傳遞,而它們的傳熱能力遠不及一般的固體材料。接觸熱阻使熱流流過交界面時,沿熱流方向溫度T發生突然下降,這是工程應用中需要盡量避免的現象。減小接觸熱阻的措施是:①增加兩物體接觸面的壓力,使物體交界面上的突出部分變形,從而減小縫隙增大接觸面。②在兩物體交界面處涂上有較高導熱能力的膠狀物體──導熱脂。

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