淺談熱力學熱電阻傳熱能力

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熱電阻溫度計就是利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而改變的特性來進行溫度測量的,以下是小編蒐集整理的一篇探究熱力學熱電阻傳熱能力的論文範文,歡迎閱讀參考。

淺談熱力學熱電阻傳熱能力

 摘 要:熱力學研究物件是大數量分子的集合體,研究巨集觀性質,所得結論具有統計意義。只考慮變化前後的淨結果,不考慮物質的微觀結構和反應機理。能判斷變化能否發生以及進行到什麼程度,但不考慮變化所需要的時間。

關鍵詞:熱力 熱電阻 導熱

一、差配方法的差異

現在我們可以注意到,這種落後的差配方不允許顯式計算。相反,整個系統的節點必須被寫入整個方程組,並同時解決了溫度是否確定的問題。因此,我們說,向後差分方法為以後的瞬態分析產生了一個隱含的配方溫度。可以按照討論的方法進行方程組求解。畢奧和傅立葉數字也可以通過使用這個符號以下面的方式定義問題,已建成總結出一些典型的節點方程中都有顯式和隱式的配方。對於這種情況,一個明確的前向差分方法的優點是直接計算未來的節點溫度,但是,這種計算的穩定性有管轄選擇值。自動刪除一個較小的值而保留一些最大的值。在另一方面,沒有這樣的限制施加在從它們的隱含製劑獲得的方程的解。這意味著,較大的時間增量可以被選擇計算。最明顯的隱式方法的缺點是對於每一個時間的數量進行較多的.計算。對於涉及大量節點的問題,隱式方法可能會導致花費更多的時間在最終的解決方案裡面,大多數問題只涉及一個節點數量,對於瞬態熱傳導一個數值分析的許多應用探討問題,這應該是顯而易見的,現在有限差分技術可適用於幾乎任何情況,只需一點點耐心複雜的問題就會變得相當容易解決,只有適度的計算機設施。使用微軟的Excel表格中的瞬態熱傳導問題的解決方案在討論傳導傳熱問題中有限元方法是非常必要的。

二、熱電阻能力

熱電阻溫度檢測原理:純金屬和大多數合金的電阻率都隨溫度升高而增加,即具有溫度係數。熱電阻溫度計就是利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而改變的特性來進行溫度測量的。也就是說在一定溫度範圍內,電阻-溫度關係是線性的。溫度的變化,可導致金屬導體電阻的變化。這樣,只要測出電阻值的變化,就可達到測量溫度的目的。

電子電路和電氣裝置中,通常都需要電壓穩定的直流電源供電,直流電源可分為兩在類,一類是化學電源,各種各樣的乾電池、蓄電池、充電電池等電源;其優點是體積小、重量輕、攜帶方便等,缺點是成本高,易汙染。另一類是穩壓電源,它是把交流電網220V的電壓降為所需的數值,然後通過整流、濾波和穩壓電路,得到穩定的直流電壓,這是現實生活中應手比較廣的一類。直流穩壓電源的姐成一般是由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓電路四部分組成。 電源變壓器的功能交流電壓變換部分,將電網電壓變為所需的交流電壓,並將直流電源與交流電網隔離;整流部分的作用產將變換後的交流電壓轉為單方身的脈動電壓。單方向在脈動電壓存大很大的脈動成份,不能直接提供給負載,脈動諧波成份成為紋波。電路形式有半波整流、全波整流、橋式整流等形式;濾波電路的作用是濾除交流分量,得到更純淨的直流電源;穩壓部分的作用是維持輸出直流電壓的基本穩定。經過濾波電路後的電壓和穩定性比較差。電壓受溫度、負載、電網電壓波動等因素的影響較大,故需要穩壓電路來保持電壓的恆定。

導熱率K是材料本身的固有效能引數,用於描述材料的導熱能力。這個特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關係的,只是跟材料本身的成分有關係。所以同類材料的導熱率都是一樣的,並不會因為厚度不一樣而變化。但如果仔細看一些導熱材料的資料,會發現很多導熱材料的熱阻值,同厚度並不是完全成正比關係。這是因為導熱材料大都不是單一成分組成,相應會有非線性變化。厚度增加,熱阻值一定會增大,但不一定是完全成正比的線性關係,可能是更陡的曲線關係。所以測試並計算出來的熱阻值並不完全是材料本身的熱阻值,應該是材料本身的熱阻值加所謂接觸面熱阻值。因為接觸面的平整度、光滑或者粗糙、以及安裝緊固的壓力大小不同,就會產生不同的接觸面熱阻值,也會得出不同的總熱阻值。

物理科學就是這樣,很多引數是無法真正的量化的,只是一個“模糊”的數學概念。通過這樣的“模糊”資料,人們可以將一些資料量化,而用於實際應用。此處所說的“模糊” 是數學術語,“模糊”表示最為接近真實的近似。 而同樣道理,根據熱阻值以及厚度,再計算出來的導熱率K值,也並不完全是真正的導熱率值。 傅力葉方程式,是一個完全理想化的公式。我們可用來理解導熱材料的原理。但實際應用、熱阻計算是複雜的數學模型,會有很多的修正公式,來完善所有的環節可能出現的問題。

三、穩態的瞬態解除極限情況

正如我們所看到的,穩態數值配方的結果,當右側被設定為零導致在不穩定情況下計算時使用大量的時間增量來計算。同時,很難獲得一個穩態的解,後一種方法可能會出現相當繁瑣的計算步驟,高斯賽德爾迭代方法用於解決許多穩態數值問題,如何去解決,當然還有許多采用計算機的計算。如果產生的熱變電阻從對流邊界條件或者可變熱導率遇到變化時,一般的解決方案的穩態極限可以提供的優勢是會記得直接的穩態解,當可變熱阻力出現,由此產生的穩態節點方程變為非線性的,其解決方案可能很難有所改變。這種情況下,短暫的解決方案僅僅是要求每個電阻在每個時間增量端部進行重新計算,電阻可以是直接輸入,如在節點方程的變數中新增計算,然後對於足夠大數量的時間增量進行極值計算,直到溫度值不再發生顯著變化。在這一點上,才能穩態下的結果值。

參考文獻

[1]胡居傳,嶽永亮,王鐵恆,苑廣,張振勝.熱管的應用及發展現狀.製冷,2011,20(3):

[2]莊駿,張紅.熱管技術及其工程應用.北京:化學工業出版社,2010