İki iletken ortamın arayüzündeki ısı aktarımının net bir şekilde açıklanmasına ihtiyaç duyulan durumlarda, elektrik akımı akışı ile ısı akışı arasındaki benzerlik kullanılabilir. Makineleme sınırlamaları nedeniyle, iki katı yüzey preslendiğinde hiçbir zaman mükemmel temas oluşturmaz. Yüzeylerin pürüzlülüğü nedeniyle temas eden iki yüzey arasında her zaman küçük hava boşlukları olacaktır.
Temas eden iki yüz arasındaki arayüz yoluyla gerçekleşen iki ısı aktarımı modu vardır. Bunlardan birincisi çok etkili olan katı-katı temas noktalarıyla iletimdir (Qkondüksiyon). Bunlardan ikincisi gazla dolu boşluklar (Qboşluk) yoluyla konveksiyondur ve termal iletkenliğinin düşük olması nedeniyle başarısız sonuçlar verebilir. Termal temas direncini işlemek için aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi her iki tarafına iletken ortam gelecek şekilde bir arayüz iletkenliği, yani hc yerleştirilir.
İletkenlik hc, konveksiyonla ısı aktarımı katsayısına benzerdir ve aynı birimlere (W/m2 ºK) sahiptir. ΔT, A alanının bir arayüzündeki sıcaklık farkıysa ısı aktarım hızı Q şu şekilde hesaplanır: Q = A hc ΔT. Elektrik-termal benzerliğini kullanarak Q = ΔT/Rt yazabilirsiniz; burada Rt, termal temas direncidir ve Rt = 1/(A hc) ile hesaplanır.
Arayüz iletkenliği hc aşağıdaki etkenlere bağlıdır:
- Temas yüzeylerinin yüzey kaplaması.
- Her yüzün malzemesi.
- Yüzeylerin birbirine preslendiği basınç.
- İki temas eden yüz arasındaki boşluklarda bulunan madde.
Aşağıdaki tablo, normal yüzey kaplamalarının arayüz iletkenliği için bazı tipik değerleri ve orta derecede temas basınçlarını (1 ila 10 atm) göstermektedir. Hava boşlukları, belirtilmediği sürece alınmaz:
| Termal Direnç, RtermalX10-4 (m2.K/W) |
|---|
| |
|---|
| Temas Basıncı |
100 kN/m2
|
10.000 kN/m2
|
|---|
| Paslanmaz Çelik |
6-25 |
0,7 - 4,0 |
| Bakır |
1 - 10 |
0,1 - 0,5 |
| Magnezyum |
1,5 - 3,5 |
0,2 - 0,4 |
| Alüminyum |
1,5 - 5,0 |
0,2 - 0,4 |
Aşağıdaki tabloda vakum koşulları altında metalik arayüzlerin termal temas direnci listelenmektedir:
| Temas Eden Yüzler |
İletkenlik (hc) (W/m2 ºK) |
|---|
| Demir/alüminyum |
45.000 |
| Bakır/bakır |
10.000 - 25.000 |
| Alüminyum/alüminyum |
2200 - 12.000 |
| Paslanmaz çelik/paslanmaz çelik |
2000 - 3700 |
| Paslanmaz çelik/paslanmaz çelik (boşluklar alınmış) |
200 - 1100 |
| Seramik/seramik |
500 - 3000 |