[发明专利]一种碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法

权利要求书

1.一种碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，包括：

1)获取碳纤维发热线变量参数，确定变量参数与温度的回归曲线；

2)建立碳纤维发热线表面温度预测数学模型；

3)利用所述碳纤维发热线表面温度预测数学模型，对新的碳纤维发热线表面温度进行预测。

2.根据权利要求1所述的碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，其特征在于，步骤1)中，所述的变量参数为K束、长度和电压。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，其特征在于，步骤1)中，所述的变量参数与温度的回归曲线，包括：

在K束、长度相同，电压不同条件下，加热碳纤维发热线，碳纤维发热线表面温度稳定后，获得电压-温度图，将电压-温度图转为功率温度图，并找出功率-温度回归曲线方程式y(W)；

在K束、电压相同，长度不同条件下，加热碳纤维发热线，碳纤维发热线表面温度稳定后，获得长度-温度图。

4.根据权利要求1所述的碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，其特征在于，步骤2)中，所述的建立碳纤维发热线表面温度预测数学模型包括：

2.1)根据基本电学原理，通过功率与电压、电阻关系如式(1)所示，长度、横截面积与电阻关系如式(2)所示，得出功率与电压、横截面积和线长的关系如式(3)所示：

W_理论＝U²/Ω (1)

Ω＝ρ×L/S (2)

W_理论＝U²/(ρ×L/S) (3)

其中，W_理论为理论功率(瓦特)，U为电压(伏特)，Ω为碳纤维电阻(欧姆)，ρ为碳纤维电阻率(欧姆-米)，L为碳纤维线长(米)，S为碳纤维截面积(米平方)；

2.2)将式(3)求得的理论功率代入功率-温度回归曲线y(W)，得到理论碳纤维加热线表面温度与功率关系式(4)：

T_理论＝y(W_理论) (4)

其中，T_理论为理论温度；

2.3)通过功率-温度曲线方程式得到理论温度T_理论与长度-温度回归曲线对应的温度比较得出功率系数值α，进而得到碳纤维表面温度T_预测与功率系数α关系如式(5)所示：

其中，T_预测为通过数学模型测算的碳纤维发热线表面温度，L_实际为实际的线长，L_基准为基准线长。

5.根据权利要求4所述的碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，其特征在于，步骤2.1)中，根据所述的长度、横截面积与电阻关系式(2)，得出基准线长L_基准，实际线长L_实际，实际K束K_实际与实际电阻值Ω_实际的关系式：

其中，ρ_基准为基准线长的电阻率，L_基准为基准线长，L_实际为实际的线长，S_基准为基准横截面积、K_实际为实际K束。

6.根据权利要求4或5所述的碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，其特征在于，步骤2.1)中，根据所述的功率与电压、横截面积和线长的关系如式(3)，得出基准线长L_基准，实际线长L_实际，实际K束K_实际与理论功率W_理论的关系式：

其中，U_实际为使用电压，Ω_基准为基准线长的电阻，L_实际为实际的线长，L_基准为基准线长、W_理论为理论功率，K_实际为实际K束。