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Comsol电阻加热

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电阻加热是一种利用电流通过导体时产生的电阻热进行加热的技术,其核心原理是焦耳定律,即热量与电流平方、电阻及时间成正比。


投稿电子F430
编辑小苏
 审核|赵佳乐

图|(除特殊标注外)由软件截图提供


电阻加热

电阻加热(焦耳加热)的原理基于电流通过导体时的能量损耗,核心是焦耳定律
电流本质是电子的定向运动,电子与导体晶格碰撞导致动能转化为热能。电阻越大(晶格缺陷多或材料导电性差),碰撞越频繁,产热越多。
电阻加热是 “电能 - 热能” 直转的高效方案,适合精密、紧凑的中低温场景;其他方式(如感应、辐射)则在高温、非接触或特殊材料场景中更具优势。设计时需权衡效率、成本、温度范围及结构约束。

图1. 电阻加热现象

案例分析

搭建了一个电阻加热炉三维模型,炉子上方为加热导线,下方为肉块组织,如图2所示。

图2. 电阻加热炉模型


计算所需材料参数如图3所示。

图3. 材料参数


物理场选择电流场和固体传热场,肉块组织加热热源来自导体通电产生的焦耳热,散热为自然对流边界条件,如图4所示。

图4. 边界条件
网格划分选择物理场常规划分方式,如图5所示。
图5. 网格分布
模型采用频域50Hz-稳态研究方法进行求解,得到电阻加热方式下肉块组织电场、温度场分布如下所示。
图6. 电势分布
图7. 电场分布
图8. 温度分布
图9. 截线温度分布

来源:Comsol有限元模拟
Comsol碰撞电子电场材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-04-06
最近编辑:23小时前
comsol学习课堂
硕士 | 仿真工程师,... Comsol工程师,研究方向多物理场
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