[發明專利]一種碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法

在審

• 申請號: 202110139551.6
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112861337A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 蘇宏明;張永剛;于水鑫;沃軍康;文章蘋
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;H05B3/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

1.一種碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，包括：

1)獲取碳纖維發熱線變量參數，確定變量參數與溫度的回歸曲線；

2)建立碳纖維發熱線表面溫度預測數學模型；

3)利用所述碳纖維發熱線表面溫度預測數學模型，對新的碳纖維發熱線表面溫度進行預測。

2.根據權利要求1所述的碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，其特征在于，步驟1)中，所述的變量參數為K束、長度和電壓。

3.根據權利要求1或2所述的碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，其特征在于，步驟1)中，所述的變量參數與溫度的回歸曲線，包括：

在K束、長度相同，電壓不同條件下，加熱碳纖維發熱線，碳纖維發熱線表面溫度穩定后，獲得電壓-溫度圖，將電壓-溫度圖轉為功率溫度圖，并找出功率-溫度回歸曲線方程式y(W)；

在K束、電壓相同，長度不同條件下，加熱碳纖維發熱線，碳纖維發熱線表面溫度穩定后，獲得長度-溫度圖。

4.根據權利要求1所述的碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，其特征在于，步驟2)中，所述的建立碳纖維發熱線表面溫度預測數學模型包括：

2.1)根據基本電學原理，通過功率與電壓、電阻關系如式(1)所示，長度、橫截面積與電阻關系如式(2)所示，得出功率與電壓、橫截面積和線長的關系如式(3)所示：

W_理論＝U²/Ω (1)

Ω＝ρ×L/S (2)

W_理論＝U²/(ρ×L/S) (3)

其中，W_理論為理論功率(瓦特)，U為電壓(伏特)，Ω為碳纖維電阻(歐姆)，ρ為碳纖維電阻率(歐姆-米)，L為碳纖維線長(米)，S為碳纖維截面積(米平方)；

2.2)將式(3)求得的理論功率代入功率-溫度回歸曲線y(W)，得到理論碳纖維加熱線表面溫度與功率關系式(4)：

T_理論＝y(W_理論) (4)

其中，T_理論為理論溫度；

2.3)通過功率-溫度曲線方程式得到理論溫度T_理論與長度-溫度回歸曲線對應的溫度比較得出功率系數值α，進而得到碳纖維表面溫度T_預測與功率系數α關系如式(5)所示：

其中，T_預測為通過數學模型測算的碳纖維發熱線表面溫度，L_實際為實際的線長，L_基準為基準線長。

5.根據權利要求4所述的碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，其特征在于，步驟2.1)中，根據所述的長度、橫截面積與電阻關系式(2)，得出基準線長L_基準，實際線長L_實際，實際K束K_實際與實際電阻值Ω_實際的關系式：

其中，ρ_基準為基準線長的電阻率，L_基準為基準線長，L_實際為實際的線長，S_基準為基準橫截面積、K_實際為實際K束。

6.根據權利要求4或5所述的碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，其特征在于，步驟2.1)中，根據所述的功率與電壓、橫截面積和線長的關系如式(3)，得出基準線長L_基準，實際線長L_實際，實際K束K_實際與理論功率W_理論的關系式：

其中，U_實際為使用電壓，Ω_基準為基準線長的電阻，L_實際為實際的線長，L_基準為基準線長、W_理論為理論功率，K_實際為實際K束。