熱阻是反映阻止熱量傳遞的能力的綜合量。在傳熱學(xué)的工程應(yīng)用中,為了滿足生產(chǎn)工藝的要求,有時通過減小熱阻以加強(qiáng)傳熱,而有時則通過增大熱阻以抑制熱量的傳遞。
當(dāng)熱量在物體內(nèi)部以熱傳導(dǎo)的方式傳遞時,遇到的阻力稱為導(dǎo)熱熱阻。對于熱流經(jīng)過的截面積不變的平板,導(dǎo)熱熱阻為△x/(kA)。其中△x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(dǎo)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(shù),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(shù),在后文會詳細(xì)介紹。
當(dāng)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(xiàn)出明顯的熱阻,這種熱阻稱為接觸熱阻。產(chǎn)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(shí)際面積只是交界面的一部分,其余部分都是縫隙。熱量依靠縫隙內(nèi)氣體的熱傳導(dǎo)和熱輻射進(jìn)行傳遞,而它們的傳熱能力遠(yuǎn)不及一般的固體材料。接觸熱阻使熱流流過交界面時,沿?zé)崃鞣较驕囟劝l(fā)生較大的變化,這是工程應(yīng)用中需要盡量避免的現(xiàn)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在兩物體交界面處涂上具有較高導(dǎo)熱能力的膠狀物體──導(dǎo)熱脂。例如在計算機(jī)的CPU和散熱器之間通常需要抹上一層導(dǎo)熱硅脂。
熱阻是熱量在熱流路徑上遇到的阻力,它反映介質(zhì)或介質(zhì)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??梢杂靡粋€簡單的類比來理解熱阻的意義。換熱量相當(dāng)于電流強(qiáng)度,溫差相當(dāng)于電壓,則熱阻相當(dāng)于電阻。
首先確定最高的環(huán)境溫度,比如60℃,查出民品7805的最高結(jié)溫Tj(max)=125℃,那么允許的溫升是65℃。要求的熱阻是65℃/2.45W=26℃/W。再查7805的熱阻,TO-220封裝的熱阻θ...
對應(yīng)設(shè)計要求定義地面屬性套上相應(yīng)的做法,并布置在對應(yīng)的位置。
熱阻θ=L/(λS)——(2)式中:λ是導(dǎo)熱系數(shù),L是材料厚度或長度,S是傳熱面積。物體對熱流傳導(dǎo)的阻礙能力,與傳導(dǎo)路徑長度成正比,與通過的截面積成反比,與材料的導(dǎo)熱系數(shù)成反比。
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在建筑熱工計算中 ,確認(rèn)構(gòu)成傳熱過程的各環(huán)節(jié)后 ,利用串聯(lián)熱阻疊加原理可免去繁瑣的推導(dǎo)。應(yīng)用串聯(lián)熱阻疊加原理分析了平行的無限大平面、遮熱板的遮熱效果 ,計算了帶封閉陽臺房間封閉部分的基本耗熱量
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在分析多股流換熱器特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,考慮流體在通道出口非等溫混合產(chǎn)生的煨耗散,將板翅式多股流換熱器的煅耗散分為通道換熱煅耗散和混合煨耗散兩部分,定義了多股流換熱器的煅耗散熱阻。通過對不同通道排列下的多股流板翅式換熱器的計算,發(fā)現(xiàn)多股流換熱器換熱量與其煨耗散熱阻一一對應(yīng),煅耗散熱阻越小,換熱量越大。在對多股流板翅式換熱器的通道進(jìn)行排列時,應(yīng)采用冷熱通道間隔布置的形式,并使冷熱通道的換熱負(fù)荷相近。