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        關于熱電阻的合理性、優勢舉例及匯編

        發布時間:2019-07-12 08:34:51來源:


        熱電阻類比:
              熱電阻是使用電氣類比分析一些傳熱問題的便捷方式,以使復雜系統更易于可視化和分析。它基于與歐姆定律的類比:
              在歐姆的電力定律中,“V”是驅動電流“I”的電壓。對于給定電壓流動的電流量與電阻(Relec)成比例。對于電導體,電阻取決于材料特性(例如,銅往往具有比木材低的電阻)和物理配置(粗短導線比長導線具有更小的電阻)。
              對于沒有內部熱量產生的一維穩態傳熱問題,根據以下公式,熱流與溫差成正比:
              其中Q是熱流,k是熱導率的材料特性,A是與熱流垂直的面積,Δx是熱流的距離,ΔT是驅動熱流的溫差。如果我們通過說電流像熱一樣流動并且說電壓驅動電流就像溫差驅動熱流一樣來創造一個類比,我們可以用類似于歐姆定律的形式寫出熱流方程: 
              正如電阻一樣,對于熱流(A)的小橫截面積或長距離(Δx),熱電阻會更高;其中Rth是熱電阻定義如下:
        合理性:
              現在,為什么還要煩惱呢?答案是:熱電阻使我們能夠以相對簡單的方式解決一些復雜的問題。我們將更多地談論它可以使用的不同方式,但首先讓我們看一個簡單的案例,以說明其好處:假設我們想要計算通過由三種不同材料組成的壁的熱流,并且我們知道每個外表面的表面溫度,TA和TB,以及材料特性和幾何形狀。
             T1,T2和Q對于這種情況,代數解決這三個未知數并不是太大的問題。但是,如果我們使用熱電阻類比,我們甚至不必做那么多工作,對此我們可以一步解決問題。
        優勢:
              1.問題洞察力
              熱電阻配方具有額外的優點,即使模型的哪些部分控制熱傳遞非常清楚,哪些部分不重要,或者甚至可以忽略不計。作為一個具體的例子,讓我們假設在最后一個例子中,液體側的熱電阻為20K/W,復合壁中的第一層是1毫米厚的塑料,熱電阻為40K/W,第二層由2毫米厚的鋼制成,熱電阻為0.5K/W,對流到空氣的熱電阻為200K/W,對周圍環境的輻射熱電阻為2500K/W發射率為0.5的表面。
              通過考慮熱電阻,我們可以對這個問題有很多了解。例如,由于輻射電阻與小得多的對流電阻平行,因此對整體熱電阻的影響很小。將壁的發射率提高到一致只會使總熱電阻提高5%?;蛘?,完全忽略輻射會導致誤差僅為6%。類似地,鋼的熱電阻是串聯的,并且與系統中的其他電阻相比是微小的,因此無論對金屬層做什么都不會產生太大影響。例如,從鋼變為純銅只會使整體熱電阻提高0.2%。最后,很明顯控制熱電阻是空氣側的對流。
        結論:
              熱電阻是一種強大而有用的工具,可以用于分析,穩態且沒有任何熱源的問題。

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