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导热片的导热过程分析

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    导热片作为强化传热的重要技术之一,广泛地应用于提高固体壁面的传热速率。比如飞机、空调、电子元件、机动车辆的导热器、船用导热器等。对导热片强化传热的研究引起国内外众多研究人员的关注,如对导热片自然对流的研究,对导热片强制对流的研究。我们对导热片的研究大致可分为两类:其一,采用实验的手段,在一定范围内改变导热片组的结构尺寸和操作参数,比较其传热性能,从而得出导热片组最优的结构尺寸和最优的操作参数;其二,采用数学方法,对某一具体情况推导出偏微分方程,简化其边界条件,求其数值解。

    导热片多用于强化发热表面向空气导热的情况,故我们以与空气接触的导热片为研究对象。由于导热片表面温度(一般不超过250 ℃)不高,导热片组对空气的辐射换热量所占比例小于总导热量的3%。因此,导热片表面与周围环境之间的导热主要是对流传热。

    高度对导热片导热的影响: 提高导热片的高度H可以增加换热面积A,从而达到强化传热的目的。但增加高度会使导热片顶部的局部传热系数降低,导致平均传热系数的降低。此外,高度也影响着从导热片基面到端部的温度降。高度越大,温度降也越大,导致导热片表面与周围大气的平均温度差就随之降低,不利于导热。实际上,导热片的高度还将受到整机外型尺寸的限制。

    厚度对导热片导热的影响: 导热片越薄,则单位长度上可装载的导热片的数量就越多,从而增大导热面积,强化导热片的导热;随着导热片厚度的增大,导热片表面与周围大气的平均换热温度差ΔT就随之降低,这对于导热是不利的。在实际的应用中,厚度δ的大小往往受工艺水平高低所限。一般铸造导热片的厚度δ不小于2 mm,机加工导热片的厚度δ不小于1 mm。

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