图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speech低能耗电加热结构表面设计及防除冰性能研究

编号：184 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-24 12:55:43 浏览：88次收藏取消收藏

2024-05-12 10:50

20min

[B] 论坛1：表面工程基础理论、表界面科学 [B-1] 论坛1上午

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摘要

结冰影响飞行安全甚至导致严重的飞行空难，电热除冰是目前已应用于飞行器防除冰技术之一，但是该技术存在能耗高、利用率低、热惯性大等问题。本文基于ABAQUS仿真建立了低能耗电加热结构模型，研究了电热结构参数及电能输入对除冰过程能量利用率的影响。结果表明绝缘层和加热层的热导率越高、隔热层的热导率越低，能量利用率越高。基于仿真结果设计制备了低能耗多孔电加热结构，研究发现静态结冰条件下当输入功率密度为0.62 W/cm²时，隔热层和绝缘层表面温度差可达124 ℃。风洞测试结果表明当输入功率密度为0.5 W/cm²时，不同风速条件下，电热结构温升区别较大，风速为1 m/s时，温升效果最好，能量利用率最高。电热结构冰黏附强度测试结果表明，加入80 wt% AlN的绝缘层表面可以有效将冰黏附强度降低至35.98 kPa。除冰策略结果表明动态结冰条件下结冰温度越高、冰层越薄，除冰所需能耗越低。当输入功率密度为0.25 W/cm²时，冰可以脱落，除冰所需能耗仅为14.4 J。因此，通过提升绝缘层和加热层热导率，降低风速和结冰厚度可提高电热除冰结构能量利用率。该工作可为设计低能耗防除冰结构材料提供理论指导。