طراحی و ساخت تسمه حرارتی پایه کربنی و مقایسه عملکرد حرارتی تسمه های ساخته شده از PGS

تسمه های حرارتی به عنوان راهکاری موثر برای انتقال گرما در سامانه هایی با محدودیت مکانیکی و لرزشی مورد توجه قرار گرفته اند. ورق های گرافیت پیرولیتیکی (Pyrolytic Graphite Sheets – PGS) در چند سال اخیر باعث افزایش قابل توجه رسانایی حرارتی ویژه جرمی در بسیاری از فناوری های حرارتی غیرفعال حیاتی شده اند. تسمه های حرارتی PGS راهکاری موثر برای دفع بارهای حرارتی رو به افزایش در فضاپیماهای پیشرفته امروزی است. در این پژوهش، طراحی و ساخت چند نمونه از تسمه های حرارتی گرافیتی پیرولیتیکی ارائه شده، سپس به مقایسه عملکرد حرارتی تسمه های ساخته شده از جنس PGS با تمرکز بر اثر تعداد لایه ها و مواد واسط بین لایه ها پرداخته شده است. ابتدا هدایت حرارتی ورق های منفرد گرافیت پیرولیتیکی به صورت مستقل محاسبه و اندازه گیری شد. سپس تسمه هایی با تعداد لایه های مختلف ساخته شده و هدایت حرارتی معادل آن ها به صورت تجربی اندازه گیری گردید. نتایج نشان می دهد مقاومت تماس بین لایه ها عامل محدودکننده اصلی است و با کاهش آن هدایت حرارتی افزایش می یابد. در این پژوهش هدایت حرارتی تسمه های تولید شده با واسطه در رنج ۱۰۰۰ وات بر متر کلوین بوده و تسمه های بدون واسطه حدود ۸۵۰ وات بر متر کلوین بدست آمد. با توجه به اینکه میزان دفع حرارت تولیدی و اختلاف دما در کاربردهای انتقال حرارت تسمه ها مهم است، معیاری به نام قابلیت رسانایی یا Thermal conductance اهمیت پیدا می کند. لذا با افزایش تعداد لایه با توجه به اینکه سطح افزایش می یابد میزان ضریب هدایت حرارتی کاهش می یابد ولی قابلیت رسانایی ثابت می ماند.

کلیدواژه ها:

تسمه حرارتی ، هدایت حرارتی ، گرافیت پیرولیتیکی ، مواد واسط حرارتی ، قابلیت رسانایی