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Heat transfer with contact resistance

1982; Elsevier BV; Volume: 25; Issue: 4 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(82)90050-3

1879-2189

Isaac Shai, Mordechai Santo,

Mechanical and Thermal Properties Analysis

The thermal contact resistance of two solids touching each another was analyzed with particular reference to the shape of a single heat channel. This channel was assumed to have a cylindrical contour whose radius near the interface decreases gradually to the contact area forming a truncated cone. The contact resistance of the interface was found as a function of the cone angle, the ratio of the radii of the truncated cone and the properties of the materials involved. From a numerical solution it was found that the contact resistance can be described by the properties of the materials, the number of contact areas and a single function of the radii ratio and that, for small values of cot γ, the contact resistance is almost insensitive to the cone angle. On analyse la résistance thermique de contact de deux solides en contact, en considérant particulièrement un seul canal pour la chaleur. Ce canal est supposé avoir un contour cylindrique dont le rayon près de l'interface décroît graduellement jusqu'à celui de l'aire de contact pour former un tronc de cône. La résistance de contact est une fonction de l'angle du cône, du rapport des rayons du tronc de cône et des propriétés des matériaux. A partir d'une solution numérique, on trouvre que la résistance de contact peut être décrite par les propriétés des matériaux, le nombre des aires de contact et par une seule fonction du rapport des rayons et que pour les petites valeurs de cotg γ, la résistance de contact est presque insensible à l'angle du cône. Der thermische Kontaktwiderstand zwischen zwei einander berührenden Feststoffen wurde unter besonderer Berücksichtigung der Form eines einzelnen Wärmeströmungskanals untersucht. Für diesen Kanal wurde eine zylindrische Form angenommen, deren Radius in der Nähe der Grenzfläche allmählich in Richtung der Kontaktfläche abnimmt, so daβ ein stumpfer Kegel entsteht. Der Kontaktwiderstand der Grenzfläche ergab sich als eine Funktion des Kegelwinkels, des Radienverhältnisses des stumpfen Kegels und der Stoffwerte der beteiligten Marterialien. Mit Hilfe einer numerischen Lösung wurde gefunden, daβ der Kontaktwiderstand sich durch die Stoffwerte der Materialien, die Anzahl der Kontaktflächen und eine einzige Funktion des Radienverhältnisses beschreiben läβt und daβ für kleine Werte von ctg γ der Kontaktwiderstand nahezu unabhängig vom Kegelwinkel ist. Пroвeдeн aнaлиз тeплoвoгo кoнтaктнoгo soпroтивлeния двuч soпrикasaющичsя твerдыч тeл, пrичeм osoбoe внимaниe oбraщeнo нa фorмu eдиничнoгo тeплoвoгo кaнaлa. Пreдпoлaгaeтsя, чтo кaнaл имeeт цилиндrичesкий кoнтur, raдиus кoтoroгo u гraницы raздeлa пosтeпeннo uмeньшaeтsя, тaк чтo пoвerчнosть кoнтaктa являeтsя osнoвaниeм useчeннoгo кoнusa. Haйдeнo, чтo кoнтaктнoe soпroтивлeниe гraницы raздeлa являeтsя фuнкциeй uглa вerшины кoнusa, oтнoшeния raдиusoв useчeннoгo кoнusa и sвoйsтв иsпoльзueмыч мaтerиaлoв. Пuтeм чиsлeннoгo reшeния пoкaзaнo, чтo кoнтaктнoe soпroтивлeниe мoжнo oпиsaть s пoмoщью чaraктerиsтик мaтerиaлoв, чиsлa кoнтaктныч oблasтeй и eдиничнoй фuнкции oтнoшeния raдиusoв, a тaкжe, чтo пrи нeбoльшич знaчeнияч soт γ кoнтaктнoe soпroтивлeниe пoчти нe зaвиsит oт uглa кoнusнosти.