Контактное термическое сопротивление (КТС)

Теплопроводность многослойной плоской стенки.

Рассмотрим многослойную плоскую стенку, изображенную на рис.1. Где l₁ … l_n соответственно коэффициенты теплопроводности слоев, толщиной d₁ … d_n. Причем коэффициенты теплопроводности постоянны (l₁=const, l_n=const), и температуры на границах системы тоже постоянны (t¢_c1=const, t¢¢_cn=const).

На границе раздела слоев имеет место термическое сопротивление, обусловленное неплотностью соприкосновения поверхностей, оно имеет название контактного и обозначается R_K. Мы считаем, что оно у нас известно и постоянно.

При любом способе обработки материала на его поверхности остаются микроскопические выпуклости и впадины, поэтому в местах соприкосновения поверхностей касание происходит в определенных точках, а остальные участки разделены воздухом или другим газом. Опыты показывают, что при небольших сплющивающих усилиях площадь соприкосновения всего около 5-10%. Сопротивление переносу тепла в местах контакта обусловлено более малым коэффициентом теплопроводности газа, чем коэффициентом теплопроводности металла, а также отклонением теплового потокат от направления нормали к поверхности. Повышенным термическим контактным сопротивлением обладает поверхностный слой из-за возможного наличия окислой пленки или загрязнений. Общяя формула расчета термического контактного сопротивления имеет вид:

Термическое контактное сопротивление зависит от нескоторых параметров, неполный список которых приводится в нашей лекции:

1) от чистоты обработки соприкасающихся слоев;

2) от твердости соприкасающихся материалов;

3) от силы сжатия поверхностей;

4) от температуры в месте контакта;

5) от природы жидкости или газа, заключенного в пространстве между поверхностями соприкосновения.

Рассмотрим некоторые зависимости контактного сопротивления:

а) при повышении давления сопротивление растет (после P>20 Мпа R_k»const);

б) при понижении твердости материала терм. конт. сопр. тоже понижается;

в) при повышении температуры, при которой происходит сжимание терм. конт. сопр. понижается;

R_k×10⁵ (м²К/Вт)

1 - 7Кл 2 - 8Кл P (МПа) 3 - 9Кл

P (МПа)

Вернемся к задаче теплопроводности.

Дата добавления: 2014-01-07