[发明专利]一种碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，包括：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；建立碳纤维发热线表面温度预测数学模型；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。本发明采用数学模型方法预测加热后碳纤维发热线表面温度，方法简单，高效，利用此方法减少碳纤维发热线接头，提升碳纤维发热线长度的方法，来达到施工简单、提高安全性与美观性、降低成本与重量的效果。

技术领域

本发明涉及碳纤维发热线的表面温度预测技术领域，具体涉及一种碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法。

背景技术

碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。

由于我国在碳纤维材料生产研发方面相对还处在落后的境况，高质量的碳纤维材料还是依靠日韩进口，所以价格居高不下，但随着国内合资、合作形式的出现，以碳纤维为核心技术的产品却已经走入了寻常消费者的家中。

碳纤维发热线采用进口碳纤维当发热体，通电后的热转化效率高达99％以上，是一种新型的电加热发热产品，且通电后能发出远红外线，并不会造成环境干燥现象。该产品具有升温速度快、电热转换效率高、抗拉强度高、重量轻、化学性能稳定、使用寿命长等特点，现已广泛应用于地暖、融雪、工业加热保温预热、畜牧养殖业、农业育苗和大棚土壤升温保温、墙暖、保温帐蓬、各种其它小型加热产品等领域，并通过对电压的调整能对温度进行控制。

在冬季，家庭或公共商场等都说设计用地暖来进行取暖，其暖源是从地下辐射出来到室内空间达到取暖的效果。电地暖是通过铺设在地下发热电缆发热来加热地面。目前，发热电缆已广泛应用于石油、化工、热电厂等工业领域及消防管道等公共领域。

在上述的应用中，若需大面积布线则会有提高电压与使用众多接头并联的做法，但这此种方法会有安全的隐忧、额外的成本、重量大与美观性差，所以较为不适合大面积的布线，接头处极易出现漏电现象，对碳纤维发热电缆的使用者造成一定的安全威胁。

发明内容

本发明提供一种碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法，满足所需的表面温度条件下，有效提高碳纤维发热线的长度，减少接头数量，提高安全性和稳定性。

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。

本发明提供的碳纤维发热线加热后的表面温度预测方法是通过试验过程中确定的变量-温度回归曲线与电学原理相结合，建立所述表面温度预测数学模型，通过数学模型预测表面温度，所述预测方法需要的样本量较少，也无需统计特征量，并且预测准确。

步骤1)中，所述的变量参数为K束、长度和电压，确定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，获得电压与温度回归曲线，电压与温度回归曲线为2元多次非线性多项式，且拟合的曲线R²值高于0.995，其中，K束为每束碳纤维的根数；

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，获得长度与温度关系图；