İki iletken ortamın arayüzündeki ısı aktarımının net bir şekilde açıklanmasına ihtiyaç duyulan durumlarda, elektrik akımının 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 yoluyla kondüksiyondur (Q
kondüksiyon). Bunlardan ikincisi gazla dolu boşluklar (Q
boşluk) yoluyla kondüksiyondur 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 h
c yerleştirilir.
İletkenlik hc, konveksiyonla ısı aktarımı katsayısına benzerdir ve aynı birimlere (W/m2 ºK) sahiptir. ΔT, alan A'nın bir arayüzündeki sıcaklık farkıysa, ısı aktarımı 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 h
c 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 değerlerini ve orta derecede temas basınçlarını (1 ila 10 atm) göstermektedir. Hava boşlukları, belirtilmediği sürece alınmaz:
| Temas Eden Yüzler |
İletkenlik (hc) (W/m2 ºK) |
|---|
| Demir/alüminyum |
45.000 |
| Bakır/bakır |
10.000 - 25.000 |
| Alüminyum/alüminyum |
2200 - 12000 |
| Paslanmaz çelik/paslanmaz çelik |
2000 - 3700 |
| Paslanmaz çelik/paslanmaz çelik (boşluklar alınmış) |
200 - 1100 |
| Seramik/seramik |
500 - 3000 |
Aşağıdaki tabloda vakum koşulları altında metalik arayüzlerin termal temas direnci listelenmektedir:
| 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 |