[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

本發明公開了一種碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，包括：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；建立碳纖維發熱線表面溫度預測數學模型；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。本發明采用數學模型方法預測加熱后碳纖維發熱線表面溫度，方法簡單，高效，利用此方法減少碳纖維發熱線接頭，提升碳纖維發熱線長度的方法，來達到施工簡單、提高安全性與美觀性、降低成本與重量的效果。

技術領域

本發明涉及碳纖維發熱線的表面溫度預測技術領域，具體涉及一種碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法。

背景技術

碳纖維主要是制成碳纖維增強塑料這種復合材料來應用碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。用碳纖維與塑料制成的復合材料所做的飛機不但輕巧，而且消耗動力少，噪音小；用碳纖維制電子計算機的磁盤，能提高計算機的儲存量和運算速度；用碳纖維增強塑料來制造衛星和火箭等宇宙飛行器，機械強度高，質量小，可節約大量的燃料。

由于我國在碳纖維材料生產研發方面相對還處在落后的境況，高質量的碳纖維材料還是依靠日韓進口，所以價格居高不下，但隨著國內合資、合作形式的出現，以碳纖維為核心技術的產品卻已經走入了尋常消費者的家中。

碳纖維發熱線采用進口碳纖維當發熱體，通電后的熱轉化效率高達99％以上，是一種新型的電加熱發熱產品，且通電后能發出遠紅外線，并不會造成環境干燥現象。該產品具有升溫速度快、電熱轉換效率高、抗拉強度高、重量輕、化學性能穩定、使用壽命長等特點，現已廣泛應用于地暖、融雪、工業加熱保溫預熱、畜牧養殖業、農業育苗和大棚土壤升溫保溫、墻暖、保溫帳蓬、各種其它小型加熱產品等領域，并通過對電壓的調整能對溫度進行控制。

在冬季，家庭或公共商場等都說設計用地暖來進行取暖，其暖源是從地下輻射出來到室內空間達到取暖的效果。電地暖是通過鋪設在地下發熱電纜發熱來加熱地面。目前，發熱電纜已廣泛應用于石油、化工、熱電廠等工業領域及消防管道等公共領域。

在上述的應用中，若需大面積布線則會有提高電壓與使用眾多接頭并聯的做法，但這此種方法會有安全的隱憂、額外的成本、重量大與美觀性差，所以較為不適合大面積的布線，接頭處極易出現漏電現象，對碳纖維發熱電纜的使用者造成一定的安全威脅。

發明內容

本發明提供一種碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法，滿足所需的表面溫度條件下，有效提高碳纖維發熱線的長度，減少接頭數量，提高安全性和穩定性。

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。

本發明提供的碳纖維發熱線加熱后的表面溫度預測方法是通過試驗過程中確定的變量-溫度回歸曲線與電學原理相結合，建立所述表面溫度預測數學模型，通過數學模型預測表面溫度，所述預測方法需要的樣本量較少，也無需統計特征量，并且預測準確。

步驟1)中，所述的變量參數為K束、長度和電壓，確定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，獲得電壓與溫度回歸曲線，電壓與溫度回歸曲線為2元多次非線性多項式，且擬合的曲線R²值高于0.995，其中，K束為每束碳纖維的根數；

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，獲得長度與溫度關系圖；