[发明专利]一种固体材料接触热阻测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种固体材料接触热阻测量装置，涉及接触热阻测量技术领域，包括水箱和用于给水箱加热的加热器，水箱外部设有支撑杆，支撑杆上安装有可上下平移的移动滑杆，移动滑杆的顶部连接有试件夹具，还包括PC端和温度检测单元，温度检测单元与PC端电性连接。本发明还提供了一种固体材料接触热阻测量装置的测量方法。本发明通过实验与有限元分析相结合的方法，给出了固体材料接触热阻的测量方法，具有准确性好，操作性好的特点。

技术领域

本发明涉及接触热阻测量技术领域，具体的说是一种固体材料接触热阻测量装置及测量方法。

背景技术

某型号汽车喷水壶壶体采用尼龙材料制作而成，由于水的冰点为0℃，在冬季由于水结冰而导致喷水壶无法工作，因此喷水壶必须具有加热板来融化喷水壶内的冰，一般的加热板采用铝合金制作而成。新产品开发之前必须对加热板的加热功能进行仿真计算，保证加热板能够在规定的时间内将喷水壶内的冰全部融化，要得到准确的仿真结果，加热板和壶体之间的接触热阻是最为关键也是唯一未知的参数。

理论上，普遍认为接触面两侧物体保持同一温度，即假定两层壁面之间保持了良好的接触。而在工程实际中由于任何固体表面之间的接触都不可能是紧密的，实际上接触仅仅发生在一些离散的面积元上，在未接触的界面之间的间隙常常充满了空气，热量将以导热的方式穿过这种气隙层，这种情况与固体表面完全接触相比，增加了附加的传递阻力，称为接触热阻。固体材料接触热阻与以下因素有关：

1、相互接触的物体表面的粗糙度：粗糙度越高，接触热阻越大。

2、相互接触的物体表面的硬度：在其他条件相同的情况下，两个都比较坚硬的表面之间接触面积较小，因此接触热阻较大，而两个硬度较小或者一个硬一个软的表面之间接触面积较大，因此接触热阻较小。

3、相互接触的物体表面之间的压力：显然，加大压力会使两个物体直接接触的面积加大，中间空隙变小。接触热阻也就随之减小。

接触热阻R_t的计算公式如下：

R_t＝Δt/q,式中Δt为两物体接触界面的温差，q为通过界面的热流量，当两物体紧密接触时，温差Δt与热流量q均无法直接测量，。

发明内容

本发明提出了一种固体材料接触热阻测量装置及测量方法，避免了直接测量接触面之间按的温差和通过接触面的热流量，致力于解决以上技术问题。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种固体材料接触热阻测量装置，包括水箱和用于给水箱加热的加热器，水箱外部设有支撑杆，支撑杆上安装有可上下平移的移动滑杆，移动滑杆的顶部连接有试件夹具，还包括PC端和温度检测单元，温度检测单元与PC端电性连接。

作为本发明的进一步的改进，所述试件夹具包括对称设置的试件装夹一和试件装夹二，试件装夹一和试件装夹二上均设有样品容纳腔及通孔。

作为本发明的进一步的改进，所述试件夹具还包括多个螺丝，试件装夹一上对称的布置有多个光孔，试件装夹二上的对应位置处布置有相同数量的螺纹孔，螺丝贯穿光孔后与螺纹孔螺接。

作为本发明的进一步的改进，所述温度检测单元包括温度探针一、温度探针二和温度探针三，温度探针一固定在试件一的上表面中心位置，温度探针二固定在试件二的下表面中心位置，温度探针三固定在水箱的内侧壁上。

作为本发明的进一步的改进，所述加热器包括位于水箱外的电源插头和位于水箱内的加热棒，加热棒呈螺旋形。

一种固体材料接触热阻测量装置的测量方法，包括如下步骤：

步骤一、使两个试件相互接触，并给其中一个试件远离接触面的一端施加一个稳定的温度，热量将通过接触面从一个试件传递到另一个试件；