接触热导

✍ dations ◷ 2025-04-26 12:54:59 #热传导,热力学,物理量,传热

接触热导(thermal contact conductance)是指二个固体在有热接触(英语:thermal contact)时的热传导。接触热导系数(thermal contact conductance coefficient) h c {\displaystyle h_{c}} 是有二个相接触的固体之间的热导率,也表示其导热的能力。接触热导系数的倒数称为接触热阻(thermal contact resistance)。

当二个固体相接触(例如图1的A和B),热会由较高温的物体流到较低温的物体。二个固体的温度分布大致如图1所示。在接触面上有明显的温度落差,这就是二个接触面之间接触热阻造成的影响。接触热阻定义为温度差和界面平均热流的比例。

依照傅立叶定律,两物体之间的热流如下式所示:

q = k A d T d x {\displaystyle q=-kA{\frac {dT}{dx}}}

 

 

 

 

(1)

其中 q {\displaystyle q} 为热流, k {\displaystyle k} 为热传导率, A {\displaystyle A} 为截面积, d T / d x {\displaystyle dT/dx} 是延著热流方向的温度梯度。

考虑能量守恒,两物体之间的热流可以用以下方式计算:

q = T 1 T 3 Δ x A / ( k A A ) + 1 / ( h c A ) + Δ x B / ( k B A ) {\displaystyle q={\frac {T_{1}-T_{3}}{\Delta x_{A}/(k_{A}A)+1/(h_{c}A)+\Delta x_{B}/(k_{B}A)}}}

 

 

 

 

(2)

可以看出热流和两物体的热传导率 k A {\displaystyle k_{A}} k B {\displaystyle k_{B}} ,接触面积 A {\displaystyle A} ,以及接触热阻 1 / h c {\displaystyle 1/h_{c}} 有关。而接触热阻的倒数即为接触热导系数 h c {\displaystyle h_{c}}

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