利用暫態溫度量測迅速且可靠估計接觸面熱阻

Abstract

在熱傳方面所應用的一些設備，常有固體與固體互相接合的情況。除了物體本身的熱 傳遞係收外，其相接面也會存在額外熱傳遞係數，稱之為〝接觸面熱傳遞係數〞或其 倒數〝接觸面熱阻係數〞尤其是對高熱通量的設備，例如：核子反應器內的燃料棒及 積體電路板的冷卻問題等。接觸面熱阻的研究主要是提高設備的效率以節省材料費用 。 本文分別利用積分方法（intergal methld ）及有限差分逆運算數值方法（inverse methld by finite difference ）提供對接觸面熱阻的迅速且可靠估計。考慮兩塊一 維的平板相接觸，假設暫態溫度呈拋物線形不分佈，從積分形示的能量平衡可推導出 一非常簡單的接觸面熱阻的代數解。並和解析數值解相比較，以証明其可行性。至於 有限差分逆運算數值方法則從暫態熱傳導的逆運算問題著手，並和安東尼（Antonett i ）的暫態接觸面熱阻實驗及摩斯（Moses ）的週期性接觸面熱阻實驗數據相比較以 証明其可行性。 傳統的穩態接觸面熱阻實驗需時甚久，由作者的方法只須利用暫態溫度量測既可迅速 且可靠估計接觸面熱阻。並可改良傳統的穩態接觸面熱阻實驗利用外甘法求取接觸面 的溫度及接觸面的熱通量所肇成的誤差，提高實驗數據的準確性。 作者並自行設計一套暫態接觸面熱阻實驗，得到一些實驗數據，代入作者的方法以証 明其可行性，並由已知的經驗公式加以驗証。