等效熱阻

熱阻是反映阻止熱量傳遞的能力的綜合量。在傳熱學的工程套用中,為了滿足生產工藝的要求,有時通過減小熱阻以加強傳熱,而有時則通過增大熱阻以抑制熱量的傳遞。
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。對於熱流經過的截面積不變的平板,導熱熱阻為△x/(kA)。其中△x為平板的厚度,A為平板垂直於熱流方向的截面積,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為對流換熱係數,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,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A1A2為兩個物體相互輻射的表面積,F1-2F2-1為輻射角係數,在後文會詳細介紹。
當熱量流過兩個相互接觸的固體的交界面時,界面本身會對熱流呈現出明顯的熱阻,這種熱阻稱為接觸熱阻。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,其餘部分都是縫隙。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,沿熱流方向溫度發生較大的變化,這是工程套用中需要儘量避免的現象。減小接觸熱阻的措施主要有:①增加兩物體接觸面的壓力,使物體交界面上的突出部分互相擠壓變形,從而減小縫隙,增大接觸面。②在兩物體交界面處塗上具有較高導熱能力的膠狀物體──導熱脂。例如在計算機的CPU和散熱器之間通常需要抹上一層導熱矽脂。
熱阻是熱量在熱流路徑上遇到的阻力,它反映介質或介質間的傳熱能力的大小。熱阻越大,傳熱能力越小。熱阻表明了1W熱流量所引起的溫升大小,單位為℃/W或K/W。因此用熱功耗乘以熱阻,即可獲得該傳熱路徑上的溫升。可以用一個簡單的類比來理解熱阻的意義。換熱量相當於電流強度,溫差相當於電壓,則熱阻相當於電阻。

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