An approach to determining the contact thermal resistance of two-layer materials and the results of comparing the analytical determination of thermal resistance with experimental data are considered. The necessity of taking into account the contact thermal resistance in the design of heat exchangers is shown
heat exchange, contact thermal resistance, bimetal
В работах [1, 2] рассматривается влияние на интенсивность теплообмена контактного термического сопротивления 
теплопередающей поверхности из биметалла, возникающего в микроскопическом зазоре между слоями металла, как правило, заполненном воздухом. Тепловой поток между контактирующими поверхностями проходит в основном посредством теплопроводности через среду, заполняющую зазор между выступами шероховатости в контактной зоне, и через зоны непосредственного контакта. Соответственно, контактное термическое сопротивление можно выразить соотношением:
где 
– термическое сопротивление газовой прослойки, м2К/Вт; 
– термическое сопротивление непосредственного контакта, м2К/Вт.
Принимая допущения, что твердые поверхности соприкасаются только вершинами профилей шероховатостей и толщина зазора 
между слоями в среднем вдвое меньше максимального расстояния между впадинами шероховатостей 
, выразим термическое сопротивление газовой прослойки [1, 2]:
где 
– коэффициент теплопроводности газа Вт/(мК).
При определении в работе [3] использовались результаты аналитического исследования термического сопротивления контактного пятна и электрического сопротивления контакта. Указывается, что при сжатии поверхностей размер контактного пятна почти не изменяется, а увеличение площади фактического контакта происходит в основном в результате увеличения их количества. В зависимости от нагрузки и чистоты обработки поверхностей изменяются относительная величина фактической площади контакта и относительное сближение поверхностей, что обусловливает изменение термического сопро
тивления непосредственного контакта. Для расчета , м2чК/ккал, поверхностей с чистотой обработки не выше 10 класса предложена формула:
где 
– номинальная площадь контакта, мкм2; 
– предел текучести предельно наклепанного материала, кг/см2; 
– коэффициент теплопроводности контактирующих материалов, ккал/(мчК); 
– нагрузка, кг.
При контакте разнородных металлов принимается для менее пластичного материала, а рассчитывается по формуле:
|
Рисунок 1 – Зависимость контактного сопротивления R от нагрузки P: 1 - сталь 1X18H9T, класс шероховатости 5; 2 – дюраль Д-16, класс шероховатости 4; ---- - расчёт |
где 
и 
– коэффициенты теплопроводности материалов двуслойной стенки, ккал/(мчК).
На рисунке 1 представлено сравнение результатов аналитического расчета контактного термического сопротивления по описанной методике и экспериментальных данных. Можно сделать вывод, что контактное термическое сопротивление шероховатых поверхностей при различных усилиях сжатия с достаточной точностью может быть определено расчетным путем.
1. Scherbin, S.A. Osobennosti primeneniya i rascheta mnogosloynyh materialov v himicheskoy apparature s teploobmennymi ustroystvami / S.A. Scherbin, V.A. Kolesnichenko // Vestnik AnGTU. – 2023. – № 17. – S. 150-154.
2. Scherbin, S.A. Vliyanie kontaktnogo termicheskogo soprotivleniya bimetallicheskih materialov na intensivnost' teploobmena / S.A. Scherbin, V.A. Kolesnichenko, D.I. Sharifulin // Sovremennye tehnologii i nauchno-tehnicheskiy progress. – 2023. – № 10. – S. 87-88.
3. Shlykov, Yu.P. Termicheskoe soprotivlenie kontakta / Yu.P. Shlykov, E.A. Ganin // Atomnaya energiya. – 1960. – T. 9, vyp. 6. – S 496-498.
