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熱通量
鎖定
熱通量簡介
熱通量有時也被稱為熱通量密度或熱流密度,是每單位時間每單位面積的能量流量。在SI中,其單位是瓦特每平方米(W⋅m-2)。它既有方向又有量級,所以它是一個向量。為了確定空間某一點的熱通量,需要考慮表面尺寸無限小的極限情況。
傅里葉定律是這些概念的重要應用。
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熱通量傅立葉定律
對於通常情況下的大多數固體,熱量主要通過傳導來傳遞,而熱通量則由傅立葉定律充分地描述。
熱通量在一個維度
負號表示熱通量從較高温度區域移動到較低温度區域。
熱通量多維擴展
多維情況類似,熱通量“下降”温度梯度,因此:
熱通量熱通量分類
圖(1張)
熱通量測量熱通量
熱通量的測量可以以幾種不同的方式進行。通常已知但通常不切實際的方法是通過測量具有已知導熱率的一塊材料上的温差來進行的。這種方法類似於測量電流的標準方法,其中測量已知電阻上的電壓降。通常這種方法很難執行,因為被測試材料的熱阻通常是未知的。為了確定熱阻,需要準確的材料厚度和熱導率值。利用熱阻以及材料兩側的温度測量,可以間接計算熱通量。
測量熱通量的第二種方法是通過使用熱通量傳感器或熱通量傳感器來直接測量傳遞到熱通量傳感器所安裝到的表面的熱量的量。最常見的熱通量傳感器類型是差示温度熱電堆,其基本上與所提到的第一種測量方法相同,除了其具有的優點是熱阻/傳導率不需要是已知的參數。由於熱通量傳感器能夠通過使用塞貝克效應實現對現有熱通量的現場測量,因此不必知道這些參數。但是,差熱電堆熱通量傳感器已經在為了進行校準,以涉及它們的輸出信號[μV]到熱通量值[W/(m2⋅K)]。一旦熱通量傳感器被校準,它就可以用來直接測量熱通量,而不需要罕見的熱阻或熱傳導值。
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熱通量熱通量儀器
用於測量熱通量的傳感器稱為熱通量傳感器,也稱熱流傳感器。