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热阻的基本概念

热阻(thermalresistance)
当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值,单位为开尔文每瓦特(k/w)或摄氏度每瓦特(℃/w),即
上式中,为物体一端的温度、为物体另一端的温度以及为发热源的功率。
当热量在物体内部以热传导的方式传递时,遇到的阻力称为导热热阻。对于热流经过的截面积不变的平板,导热热阻为为l/(k*a)。其中l为平板的厚度,a为平板垂直于热流方向的截面积,k为平板材料的热导率。
在对流换热过程中,固体壁面与流体之间的热阻称为对流换热热阻,1/(ha)。其中h为对流换热系数,a为换热面积。两个温度不同的物体相互辐射换热时的热阻称为辐射热阻。如果两个物体都是黑体(见黑体和灰体),且忽略两物体间的气体对热量的吸收,则辐射热阻为1/(a1f1-2)或1/(a2f2-1)。其中a1和a2为两个物体相互辐射的表面积,f1-2和f2-1为辐射角系数。
当热量流过两个相接触的固体的交界面时,界面本身对热流呈现出明显的热阻,称为接触热阻。产生接触热阻的主要原因是,任何外表上看来接触良好的两物体,直接接触的实际面积只是交界面的一部分(见图),其余部分都是缝隙。热量依靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递,而它们的传热能力远不及一般的固体材料。接触热阻使热流流过交界面时,沿热流方向温度t发生突然下降,这是工程应用中需要尽量避免的现象。减小接触热阻的措施是:①增加两物体接触面的压力,使物体交界面上的突出部分变形,从而减小缝隙增大接触面。②在两物体交界面处涂上有较高导热能力的胶状物体──导热脂。
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