电热混凝土

2024-05-11

电热混凝土（精选7篇）

电热混凝土篇1

沥青混凝土已广泛应用于高速公路路面、机场跑道以及桥梁铺装等。它是良好的绝缘体且电阻率可达到1013Ω·m。但是通过在普通沥青混凝土中添加一些导电物质如石墨粉、碳纤维以及高炉炭黑等,可以制备出导电沥青混凝土,它的导电性能发生了质的变化,电阻率降至100Ω·m,甚至更低[1,2]。良好的导电性能和路用性能可以将其应用于路面、桥面及机场跑道结构的融冰化雪,从而有效地降低了冬季路面积雪结冰对行车方便和安全的影响。对导电混凝土的导电机理和融冰化雪的研究,具有非常广阔的应用前景[3,4,5,6,7]。

本文以掺加碳纤维的沥青混凝土为例,研究导电沥青混凝土的电学性能变化规律,结合有限元分析软件,考虑了导电沥青混凝土在温度场、电场以及力场三场耦合作用下的电热性能及其内部应力分布。数值算例表明,导电沥青混凝土可以在满足车辆行驶的条件下有效地用于冬季路面的融冰化雪。

1 实验

1.1 原材料

沥青,加德士产70号沥青;集料,玄武石碎石;矿粉,石灰岩磨细石粉,各项性能指标均符合JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的要求;碳纤维,辽宁鞍山东亚碳纤维有限公司产,粉状,颗粒尺寸5~15μm,含碳量99%。

1.2 导电沥青混凝土的制备

首先设计沥青混凝土,利用碳纤维取代部分矿粉,作为一种填料加入沥青混合料,为保持沥青混合料中粗集料的相互嵌挤效应,本研究采用体积掺量作为碳纤维掺加标准,以保持沥青混合料的矿料间隙率,利用马歇尔试验法确定最佳油石比[8,9,10],在加入碳纤维后,混合料必须充分搅拌均匀。表干法测试马歇尔指标结果见表1。

根据施工经验可知:导电沥青混凝土空隙率3%~6%、饱和度65%~75%、稳定度大于7.5 k N、流值2~4 mm。取马歇尔稳定度和密度最大值对应的油石比α1和α2、设计空隙率中值4.5%对应的油石比α3和饱和度中值70%对应的油石比α4计算最佳沥青用量的初始值OAC1。

由表1分析可以得出各项指标均符合技术标准的沥青用量范围OACmin~OACmax,并计算沥青最佳用量的中值OAC2。

由此确定最佳油石比:

1.3 电阻测试方法

试件成型后,用ESCORT3146A型台式万用表测量试件的电阻。

1.4 室外试验

本研究选择的电极为50 mm×300 mm不锈钢网,导电试块为300 mm×300 mm×50 mm的车辙导电沥青混凝土试块(见图1)。唐祖全等[11]的研究发现,在导电混凝土的电阻测试中电极放在两侧会产生极化效应,对测试结果有一定的影响。为消除极化效应,电极必须埋设在导电混凝土内部。电极垂直埋设在距离两侧边缘50 mm处。在导电沥青混凝土下部设置绝热层,以阻止热量向下传导,提高加热效率。利用可调电源输入直流稳定电压,利用热电阻温度测试系统监测稳定变化状况。

2 导电沥青混凝土的电学性能及机理探讨

碳纤维作为唯一的导电相材料,其掺量对导电沥青混凝土的电学性能影响很大,具体测试结果见表2。由于不同碳纤维掺量下导电沥青混凝土的电阻率相差很大,且数值很大,故本文采取电阻率的对数形式对碳纤维掺量作图进行分析,如图2所示。

随着碳纤维掺量的增加,沥青混凝土的电阻率不断下降,并出现如图2所示的电学性能变化规律。当碳纤维的掺量低于4%时,试件的电阻率降低很少,仍然处于相当高的状态,此时的导电沥青混凝土属于绝缘体。当碳纤维掺量在4%~7%时,试块的电阻率有急剧下降的过程,导电沥青混凝土的电阻率由1.01×1010Ω·m降低至158.5Ω·m,沥青混凝土开始由绝缘体向半导体转变。继续增加碳纤维的掺量,电阻率变化相对较小,当碳纤维掺量为15%时,电阻率已经下降到2.10Ω·m。此时可以认为沥青混凝土已经具备良好的导电性能。由此可见,随着碳纤维掺量的增加,导电沥青混凝土先后经历绝缘区、半导区以及通路区3个阶段[12,13]。

在碳纤维导电沥青混凝土中,当碳纤维的掺量较小时,碳纤维粒子以孤立或小集体形式存在,粒子间距较大,搭接较少,不能形成导电链和导电网络,因而碳纤维的掺量对复合材料体积电阻率的影响不明显;随碳纤维掺量的逐步增大,碳纤维粒子间距逐渐缩小并相互搭接形成导电链,当碳纤维掺量进一步增大到渗滤阀值时,导电链的数目迅速增长,材料的电阻率急剧下降;当碳纤维掺量超过渗滤阀值时,沥青混凝土的导电链已经形成,碳纤维间有相当大程度的搭接,此时试样的导电以沿碳纤维链的电子传导为主,体积电阻率主要取决于碳纤维粒子之间的导电能力。通过对表2的分析可以得出,单掺碳纤维的导电沥青混凝土的碳纤维掺量阀值在5%左右。

3 电热性能及力学性能的有限元分析

导电沥青混凝土与电源连通后,便会产生热量。同时它与周围环境之间存在着能量交换过程。因此,在一定的输入电压下,导电沥青混凝土的发热功率是一定的,要计算混凝土内部的温度分布,实际上可以看作是一个具有内热源的非稳态热传导问题,要计算混凝土有外部荷载下内部的应力分布,便可以看作是一个用热电耦合场来计算温度分布,然后再利用温度分布来计算结构在有外力作用下的热应力分布情况。

本文在计算导电沥青混凝土的电热温度场分析中,选择SOLID69电热单元,计算选取300 mm×300 mm×50 mm的碳纤维导电沥青混凝土试块进行建模,被分为1760个单元。模型底部采取绝热材料不导热。在模型两侧距离边缘50 mm处设置电极,规定沿厚度方向为Z轴,长度方向为X轴,宽度方向为Y轴。网格划分后的有限元模型如图3所示。当碳纤维的掺量为10%时,有限元计算涉及导电沥青混凝土的热电材料参数:导热系数2.363 W/(m·K)、质量热容821 k J/(kg·℃)、密度2650 kg/m3、电阻率6.31Ω·m。

为了方便有限元计算,对边界条件作了以下的假定:

(1)假设空气和试块的初始温度都是固定值-20℃,且导电沥青混凝土为各向同性材料。

(2)假设导电沥青混凝土底部为绝热层,绝热效果理想,与外界不存在热交换。表面以及4个侧面与空气间的对流换热系数为9.4 kg/(m2·h·℃)。

(3)在一个电极面上个点的电压为0,另一个电极面将电压耦合于一点,并施加36 V的电压,有限元计算的结果如图4所示。图5为实际测量的导电沥青混凝土试块的表面中心温度变化曲线和有限元计算的表面中心温度变化曲线的对比。

从图5的计算曲线和实测曲线可以看出:

(1)计算曲线与实测曲线变化趋势吻合较好。

(2)计算曲线温度相对于实测曲线要高,主要原因是实测过程中,下表面并不是绝对绝热,仍有一部分的热量从下表面流失到空气中,导致温度下降。

(3)随着温度的升高,计算曲线与实测曲线温度差别越大,主要原因是实际测试过程中,随着温度的升高,温差增大,导致对流换热系数增大,对流换热系数的增大会导致损失更多的热量,而在计算的过程中对流换热系数是固定值。

在计算沥青混凝土的应力分布场分析中,选择SOLID45结构单元进行电热结构耦合场分析,并采取上述计算所得到的温度分析结果,有限元计算涉及导电沥青混凝土的结构材料参数:热膨胀系数1.0×10-5/℃、弹性模量1.4×109 Pa、泊松比0.3。同时也对有限元计算的边界条件作了以下的假定:

(1)假设导电沥青混凝土的底部和地面是刚接约束,即模型底面的所有自由度都被约束。4个侧面分别约束各自面法线方向上的自由度。

(2)为了模拟公路上行驶的汽车荷载,假定施加在试块上的荷载是垂直于表面的均布荷载,且载荷大小为100 k Pa。

导电沥青混凝土和普通沥青混凝土的有限元计算结果分别见图6、图7。

从图6和图7的有限元计算结果对比可以看出:导电沥青混凝土的力学性能和普通沥青混凝土差异不大,可以在满足其电学性能融冰化雪条件下,同时满足道路行车安全需求的力学性能。

4 结语

以碳纤维为导电相材料可以制备出电学性能良好的导电沥青混凝土,随着碳纤维掺量的增加,导电沥青混凝土的导电性逐渐由绝缘区经半导区向通路区过渡。且单掺碳纤维的导电沥青混凝土的掺量阀值在5%左右。结合试验和理论计算可以看出,当导电试块与外界电源相连后,加以适宜的电压,可以在一定的温度条件下,将试件的温度加热到0℃以上,输入功率和外部环境是影响试块加热速率的主要因素。同时掺有碳纤维的混凝土在通电的条件下具有优良的力学性能,可以满足路面行车需求。因此,掺加导电材料的沥青混凝土是进行路面融冰化雪的一种行之有效的方法,具有广泛的工程使用前景。

摘要：以碳纤维作为导电材料,以沥青混合料为基体,可以制备出导电性能优良,用于路面融冰化雪的沥青路面材料。研究其导电机理、电热性能以及在车辆荷载作用下内部应力分布。数值算例表明,导电沥青混凝土具有优良的力学性能,能满足道路行车需求,且在一定的输入电压下产热,可以融化路面冰雪,有效地抵制冰雪灾害对交通运输的不利影响。

关键词：导电沥青混凝土,碳纤维,导电机理,电热性能,融冰化雪

电热混凝土篇2

目前,常用的除冰雪方法主要有人工清除法、机械清除法和热融雪法及化学融雪法,其中人工清除法,效率低、费用高、作业时间长。机械清除法效率高,适合大面积机械化清除作业,但是清除不彻底,且机械除雪设备使用频率低、经济效益差。化学融雪法是通过撒盐来降低水的冰点,达到使积雪融化的目的,该法具有效果好、材料来源广、价格低廉等优点。但是在长时间潮湿的条件下,撒布的食盐中的氯离子会引起混凝土路面和桥面上钢筋钢纤维的锈蚀,降低公路桥梁的使用寿命,且污染环境,而导电混凝土、电热线缆等功能材料的研究为道路和机场跑道的融雪化冰提供了更佳的选择。

1 导电混凝土电热材料

干燥的普通混凝土电阻率为6.54~11.4 kΨ·m之间[1],而作为电热体的导电混凝土电阻率应在10~102Ψ·cm范围内。这是因为导电混凝土电阻率在该范围内时,导电混凝土内导电网络已经形成,电阻率比较稳定。导电混凝土的配制方法主要是在普通混凝土中添加导电材料,目前采用的导电材料主要有3种:一是纤维状的填充物,如碳纤维和钢纤维等;二是填充颗粒状的微粒,如纳米炭黑和石墨粉等;第三是复相组合添加,如同时掺碳纤维和石墨粉等。

Xie.P等人制备了掺碳纤维、碳质颗粒、复掺碳纤维/碳质颗粒的导电混凝土,碳质颗粒作为导电相的导电混凝土电阻率为1.2Ψ·cm,但制备时水灰比较大,抗压强度和抗弯强度较低;仅以碳纤维作为导电相,导电混凝土电阻率为16Ψ·cm,力学性能优异。将碳纤维与碳质颗粒以一定的比例制备的导电混凝土电阻率为1~30Ψ·cm,抗压强度为40 MPa,抗弯强度为6~11 MPa。将该种含粗集料的碳纤维碳质颗粒导电混凝土直接用于融冰化雪,当气温在-5~-30℃时,电功率输出范围是150~855 W/m2之间,板表面发热均匀[2]。根据他们申请的专利WO01/72657和US5447564可知,其所述的碳质颗粒是焦炭渣(coke breeze),颗粒尺寸为5μm~13 mm。在US5447564中给出的实施例配比为:水泥100份、粗集料100份、硅粉5份、固体乳胶2.5份、水55份、减水剂0.5份。碳纤维(直径为18μm,长度为3 mm)体积掺量为1.22%(指体积比,下同),焦炭渣体积掺量为45.2%。所配制的导电混凝土的电阻率为14.2Ψ·cm,抗压强度为43 MPa[3]。

唐祖全进行了碳纤维混凝土除冰性能实验,将尺寸为40 cm×40 cm×4 cm的板放在一温度可控的冰柜内,冰厚度为2 mm,初始温度-18℃,除冰功率为725 W/m2,在通电约35 min后冰开始融化,70 min后冰全部化完[4]。侯作富在唐祖全等人工作的基础上,成功研制了尺寸为1 m×2 m的导电混凝土大板,在沈阳进行了除冰融雪现场实验[5],并采用有限元模拟了碳纤维混凝土融雪化冰时的传热过程,探讨了各种化冰环境的能耗,与试验结果吻合较好。

Sherif和Tuan同时掺加钢纤维和钢屑制作导电混凝土并对其电热性能方面进行了测试。首先确定出两种导电相掺量:1)掺1.5%(质量比,下同)钢纤维和15%钢屑;2)掺1.5%钢纤维和20%钢屑。但随龄期增加,钢纤维钢屑导电混凝土的电阻率明显增大。例如,试样在第10 d的电阻率为6.66Ψ·cm,30 d后增加了53倍,1年后增加了近60倍,这主要是由于钢纤维在水泥碱性环境中表面产生氧化钝化层所致。如此大的电阻率变化,对导电混凝土的应用来说是非常不利的[6]。随后,他们用碳材料代替钢屑制备导电混凝土,导电相掺量为:不同颗粒级配的石墨粉25%和钢纤维1.5%,由此得到的导电混凝土电阻率为395Ψ·cm。将其铺设在美国内布拉斯加州的77号公路上的上,总铺设面积为306 m2,导电混凝土层厚度为102 mm,未设置隔热层。通电时路面平均温度比周围空气温度要高10℃左右,能成功将冰雪融化。融雪数据为:当风速15~30 km/h,气温-10~-7℃时,平均电功率为452 W/m2,融化一场雪平均总耗电量3 200 kWh(总工作时间为24 h,含下雪前预热路面6~8 h),200 mm厚的雪能及时融化。特别地,Roca Spur桥是世界上第一座在桥面上铺设导电混凝土融雪的桥梁,但由于其中含1.5%的钢纤维,导电混凝土的电阻率仍然不够稳定[7]。

李丹等开展了混掺石墨和钢纤维的导电混凝土融雪试验,在环境温度为-4~-5℃,风力2~3级,降雪等级为中雪时,待导电混凝土的板面上铺上一薄层新雪后接通电源,输入电功率为200 W/m2,40 min后板面上无雪存在[8]。蔡浩田提出将连续碳纤维束铺放在混凝土中,以形成一条“加热带”,而非整个混凝土路面全部加热的思路,达到减少制造成本的目的[9]。洪雷等采用渗浇工艺制作了石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土(GSIFCON)板,对该板的电热性能和冬季野外融雪性能进行了试验研究。结果表明,GSIFCON板通电产生的热量可有效融化积雪,在板的底面和侧面分别设置聚乙烯泡沫保温层时其融雪热效率较无保温层的效率高[10]。Chang等研究了埋碳纤维纸作电热体的混凝土在低温下的通电升温情况[11]。但以连续碳纤维、碳纤维纸这类材料作为电热体,在飞机机轮荷载的反复作用下,它们容易与其周围的混凝土发生分离而出现破坏,不适于跑道上使用。

近年来,李滨等研究了单掺导电炭黑对轻集料导电混凝土电阻率、抗压强度的影响,表明炭黑轻集料混凝土的电阻率随炭黑掺量的变化呈现明显的滤渗特征。即随炭黑掺量增加,炭黑轻集料混凝土电阻率降低较快,但当炭黑掺量达到1.39%以后,电阻率降低的趋势变缓。炭黑掺量为1.63%时,电阻率达到100Ψ·cm以下[12]。尽管这一掺量已经比单掺石墨粉和焦炭渣等颗粒材料低很多,但是由于随炭黑掺量增加,炭黑轻集料混凝土抗压强度降低,还不能满足机场道面的要求。为此,进一步配制了混掺导电炭黑和短切碳纤维制备轻集料导电混凝土。结果表明,当混掺炭黑、碳纤维的掺分别为0.83%、0.44%时,导电混凝土电阻率为50Ψ·cm,抗压强度达到35 MPa以上,抗弯强度为5 MPa以上。当采用普通粗骨料(粒径小于12 mm)制备导电炭黑/碳纤维导电混凝土,炭黑掺量保持不变(0.83%),碳纤维掺量降为0.3%时,导电混凝土电阻率为32Ψ·cm,抗压强度和抗弯强度均比轻集料导电混凝土高[13]。2010年1月5日下午12:50至次日0:50,在武汉利用炭黑/碳纤维混掺导电混凝土进行了实时融雪实验。导电混凝土层厚度为5 cm,其下为15 cm厚的普通混凝土层,板长4 m,宽0.5 m。实验时,气温在-3~-1℃,风力3级,施加在导电混凝土层的电功率为270 W/m2,下雪时路表面温度为2~3℃。附近地面上的雪越积越厚,厚度达到10 cm,而导电混凝土表面无积雪。

另外,为满足沥青路面的融雪化冰需要,近年来国内外也开展了导电沥青混凝土方面的研究。Wu等的研究表明,为保证导电沥青混凝土的路用性能和良好的导电性,采用混掺石墨粉和短切碳纤维或者混掺乙炔炭黑和短切碳纤维制备导电沥青混凝土能达到较好的效果。当碳纤维掺量为3.6%,石墨(或乙炔炭黑)掺量为7.3~9.3%时,制得的导电沥青混凝土电阻率在1 000Ψ·cm左右[14]。吕林女等采用导电性能良好的钢渣和石墨粉部分替代沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)中的集料制备导电沥青混凝土,掺钢渣量分别在35%或46%,石墨掺量为25%时配制的导电混凝土电阻率在10~102Ψ·cm范围,其水稳定性、马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比值、平均动稳定度等均达到SMA规范要求。但同未掺钢渣的SMA相比,除水稳定性以外,其他性能指标均有一定的下降[15]。Garcia等配制了混掺极细钢纤维(直径为6~8μm)和石墨粉的导电沥青混凝土,当细钢纤维的掺量为5.83%,石墨掺量为15%时,导电沥青混凝土电阻率约为1 000Ψ·cm,但这种细钢纤维的价格比碳纤维要高[16]。美国Superior Graphite公司开发了导电沥青电热融雪系统,并应用于芝加哥O'Hare机场的出租车车道等场所[17]

2 电热线缆融雪化冰路面研究

发热电缆在设定电功率的作用下将电能转化为热能,从而达到融雪化冰目的,该融雪化冰方式对路面的热冲击作用小、环境无污染、热稳定性能好、易于控制及施工方便等优势。近年来,芬兰、丹麦、挪威、美国等国已经进行了发热电缆制造、安装和应用研究工作,在道路、草坪供热系统和屋顶天沟融雪化冰系统中得到了应用。2007年1月,国内首座电热融雪桥———哈尔滨文昌高架桥投入使用。该桥设计坡度大,冬季下雪后汽车爬坡困难。为此耗资200余万元从丹麦引进了电加热温控融雪技术,在上桥处匝道的部分地面下铺设电热电缆线,总铺设面积为1 760 m2,可使路面升温1~9.9℃,专门用于融化引桥匝道处的积雪。车广杰利用碳纤维发热丝,根据建立实际模型和实验研究在路面中的融雪化冰实验,确定碳纤维发热丝在混凝土中的铺设和应用[18]。陈龙利用碳纤维格栅电热路面,根据建立实验模型对碳纤维格栅融雪化冰性能进行了研究[19]。

3 结语

电热混凝土篇3

近年来电热分析成为了研究领域的热门课题。由于电热分析所需时间较长,在参考文献[5]中用SESOR算法加速电源地线分析和热分析,在参考文献[2-3]中利用局部分解在短时间内分析电源地线网络。然而,当前的电源地线算法不考虑温度对漏电流的影响,并且假设温度是恒定不变的。另一方面,现有的热分析方法电压平方对功率密度产生一定的影响,并且假设电压是一定值。以上这些疏忽,会造成电热分析中必然的误错。

基于以上问题,本文提出了一种全新的基于逐次超松弛(SOR)算法的全面迭代电热分析方法。该方法通过热分析得到温度,然后计算新的漏能量和新电源地线分析中的吸收电流值。同时,从电源地线分析得到电源电压,通过该方法可以得到静态能量值和动态能量值,并更新能量密度,进行新的热分析。经过一定数量的电热分析迭代,可以得到温度和电源电压的准确值。实验结果表明,本文的方法基于电源地线分析和热分析相互作用,得到了可靠的结果。同时证明,现有的电热分析方法没有考虑到电热耦合,结果并不理想。

1 研究基础

1.1 电源地线网络分析

电源地线网络的拓扑结构形式多样,本文分析如图1所示的网状结构。粗线表示上层粗网络,细线表示底层细网络,每个节点都连接到电路以提供能量。在电源地线分析中,供电电路等效一个吸收电流源。粗节点表示分散在网络中的供电拓扑节点。

在电源地线分析中,采用迭代算法求得每个节点的电压:

G×V=I(1)

其中,V为每个节点待求的电压矢量,I为每个节点的吸收电流矢量,G为每个节点的传导矩阵。

1.2 热分析

在热分析中,芯片模具应该离散开。芯片模具被分为n1×n2×n3小块,芯片模具的上层是热传导层和加热槽。相当于热阻抗,如图2所示。

热分析的关键问题可以采用SOR算法求解:

G×T=P(2)

其中,T为待求的每个小块的温度矢量,P为功率密度矢量,G为热传导矩阵。

1.3 全局SOR算法

SOR算法是一种迭代算法。以式(1)为例,假设每个节点的电压为VDD。当第k步计算完毕,节点电压为Vk,下一步节点电压为Vk+1,得到:

式中,Ip为节点p的吸收电流,节点p有np个相邻节点;Np为节点p的相邻集合;Lp为节点p的的相邻线性集合;Gp为节点p的电导率;λ为松弛系数。SOR算法步骤为:

(1)初始化每个值;

(2)通过式(3)计算所有的节点;

(3)计算每个节点松弛之后的电压差,如果每个电压差比所给点的误差小,则执行步骤(4);否则,返回步骤(2);

(4)算法结束。

2 全面迭代电热分析算法

电热分析非常耗时,本文研究重点是分析加速算法。由于温度对吸收电流的影响和电源电压对功率密度的影响,所以不能仅考虑算法的速度,也要考虑算法的精度,如图3所示。随着温度的升高,吸收电流增加,继而引起静态功耗增加,最后导致功率密度增加,同时又导致了温度的升高,这是一个正反馈的过程。但温度不会由此增加过高,当吸收电流增加时,将下拉电源电压,继而功率密度将会下降,以至于温度也随之下降。至此,温度将适度地增高。

温度和漏电流的关系为:

其中A、B为常量。基于图3的分析,考虑到温度和漏电流的关系,本文提出一种新的总和迭代电热分析方法,如图4所示。

由于多芯CPUs的广泛应用,多线程技术被用于加速全面迭代电热分析算法。由于热分析计算比P/G分析更复杂,所以更多线程被用于热分析。并且该算法可以通过迭代算法来实现:

(1)初始化,令T0=25℃,V0=1 V;

(2)假设第k次的电热分析结果温度为Tk,电压为Vk,更新第k+1次吸收电流Ik+1和功率密度Pk+1;

(3)根据Ik+1和Pk+1,SOR算法被用于计算Tk+1和Vk+1;

(4)如果第k+1的温度变化比预先设定的最小值小,则结束算法;否则返回步骤(2)。

3 实验结果

实验分析了一个121×121节点的P/G网格。芯片被分为242×242×5块。芯片的大小为1.21 cm×1.21 cm,在P/G网格中的每个网格的大小是0.01 cm×0.01 cm。如果芯片基片的高度为500μm,每个网格的大小是0.005 cm×0.005 cm×0.01 cm,芯片的功率为100 W,每个节点的功率为0.007 W,并且当电源电压为1 V时,节点的吸收电流为0.003 5 A,与节点连接的电路形成一个电流源。这个电流源和温度的关系如图4所示。假设所有这些电路都由逆变器组成,可使用电路模拟软件来仿真温度和漏电流的关系。最后通过二次拟合得到A、B的值。

实验平台采用I7-2600k CPU和8 GB-DDR3内存,同时编程为C语言、MS-MPI和Open-MP。I7-2600k有4个内核、8个线程,其中7个线程被指定用于热分析,仅有一个线程用于P/G网格分析。为了比较温度、吸收电流、电源电压和功率密度之间的影响,采用下面三种办法进行比较:

方法1:不考虑温度、吸收电流、电源电压和功率密度之间的任何影响。

方法2:考虑温度对漏电流的影响,并且忽略电源电压对功率的影响。

本文方法:考虑温度、吸收电流、电源电压和功率密度之间的所有影响。

图5和图6所示为最小电源电压Vmin和最大温度Tmax的迭代趋势。由于电压对功率密度的负影响抵消了温度对漏电流的正影响,所以本文方法使用了较少的迭代次数,如图6所示。迭代到第21次即汇聚到适度的Vmin和Tmax。表1所示为三种方法的比较结果:方法1忽略了电热耦合作用,导致了过于理想的结果Vmin(0.99 V)和Tmax(48.33℃);方法2仅考虑了电热耦合漏电流的正影响,但是忽略了电压对功率损耗的负影响,导致不理想的结果Vmin(0.91 V)和Tmax(70.62℃);而本文方法考虑了所有的影响,产生了较好的结果Vmin(0.93 V)和Tmax(63.66℃)。

为了弥补日前电热分析方法忽略电源电压对IC功耗的影响的问题,本文提出一个新的全面迭代电热分析算法。实验结果显示迭代电热分析算法可以同时获取更可靠的电源电压和温度。由于这种算法比现有的电热分析方法需要更多的运行时间和内存,所以今后将使用GPU集群来加速算法,以在更少的时间内获得结果,进一步提高该算法的效率。

参考文献

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[2]SUN K,ZHOU Q M,et al.Parallel domain decompositionfor simulation of large-scale power grids[C].Proceedings ofICCAD,2007.

[3]YU Z,WONG M D F.Fast block-iterative domain decom-position algorithm for IR drop analysis in large power grid[C].proceedings of ISQED,2010.

[4]FENG Z,ZEMG Z Y.Parallel multigrid preconditioning ongraphics processing units(GPUs)for robust power grid anal-ysis[C].Proceedings of 47th DAC,2010.

电热合金术语篇4

1 电热合金

electric heating alloys

用于制造电热发热体的电阻合金。

2 加热元器件

heating element

由发热导体和发热导体及其附件所组成的器件, 有可拆卸的或固定的两种形式。

3 带状元件

ribbon element

具有矩形截面的电阻加热元件。

4 螺旋形元件

helical element

其发热导体用线材或带材绕成螺旋形的电阻加热元件。

5 管状加热器件

tubular heating element

由保护管和装在其内部的发热导体等做成的管状加热器, 管子外径一般不大于20mm。

6 电辐射管

electric radiant tube

在耐热材料制成的管内装入发热导体, 使用时主要靠热辐射对炉料加热的器件, 其外径一般在100mm以上。

7 编织电阻器

woven resistor

电热器具如何防火防爆篇5

(2) 电热器具的导线, 其安全载流量一定要满足电热器具的容量要求, 且不可使用胶质线作为电源线。

(3) 电热器具应放置在泥砖、石棉板等不可燃材料基座上。切不可直接放在桌子或台板上, 以免烤燃起火, 同时, 应远离易燃或可燃物, 在有可燃气体、易燃液体 (蒸气) 或可燃粉尘等场所, 均不应装设或使用电热器具。

(4) 使用电热器具时必须有人看管, 不可中途离开, 必须离开时应先切断电源, 对必须连接使用的电热器具, 下班时也应指定专人看护及负责切断电源。

电热水器选购要“十看” 篇6

(2) 不仅要看当前安全, 还要看长久安全。在选购电热水器时, 除了要考虑热水器基本的安全性能, 如是否有接地保护、防干烧、防超温、防超压装置4项常规保护外, 还需要考虑电热水器长时间使用后老化与耗损可能带来的安全隐患, 因此要使用具有定期保养功能的产品。

(3) 不仅要看除垢清洁, 还要看便捷性。由于电热水器长时间在高水温状态下工作, 电热水器内胆中镁棒的有效性会降低, 不及时保养会出现水中杂质侵蚀内胆的现象, 因此除垢功能显得尤为重要。目前带有“智能保养提示”功能的产品可以根据用户家中的水质自动设定防护强度, 主动释放出防护性离子与水中侵蚀性离子进行中和, 以达到保护内胆的作用。另外, 使用“保养自检”功能, 能随时对内胆的防护状态进行检测。

(4) 不仅要看出水量, 还要看加热效率。储水式电热水器加热速度慢, 如果用水量大则需要庞大的储水箱。即热式热水器虽然加热速度快, 但出水相对较少。为了满足用户对热水的需求, 商家已经推出带“快进键”的储水式电热水器, 其采用的速热变容系统可实现半胆速热, 而“MAX增容”能有效实现持续加热, 这样可以源源不断地提供舒适热水。