碳纤维发电机为什么适合道路融雪融冰？

碳纤维是一种新型高性能纤维增强材料，具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐疲劳、耐腐蚀、抗蠕变、导电、导热等多种优异性能。 它可以减轻部件的重量，从而提高部件的技术性能。 因此，采用碳纤维作为电加热器具有许多金属、PTC等电加热器无法比拟的优良性能：

温度快速上升

 

可产生人体所需生命光8μm－15μm的远红外线。

电加热转换效率高、节能

碳纤维电暖器是一种全黑体材料。 其电加热转换效率比金属加热高30%，电加热效率约为100%。

高拉伸强度

在相同的允许电流负载面积下，碳纤维的强度比金属丝高6-10倍，并且在使用过程中不会断裂。 因此，电加热过程中拉伸强度不会发生变化。

不会因断开而产生电弧

有效扑灭火灾。

轻的

有效减轻了部件的重量，从而提高了部件的技术性能。

化学性能稳定

它具有抗腐蚀和抗氧化的能力。 在无氧条件下加热至3000度时，其机械性能完全不改变。 在电加热状态下，克服了金属丝、PTC、碳化硅电加热器强度低、易氧化、烧坏的缺点。

使用寿命长

碳纤维热发生器与建筑物具有相同的寿命。

路面状况是影响道路交通的重要因素。 冬季，当水泥混凝土路面被雪覆盖、因降雪而结冰时，对行车安全和人民生活造成严重影响，甚至造成巨大的经济损失。 目前，世界各国广泛采用喷盐（NaCl、CaCl_2）的方法来融化冰雪，严重影响道路路面混凝土的耐久性，造成路面设施损坏，破坏路面结构。周边生态环境。 因此，寻求新的冰雪融化方法具有重要的现实意义。

 

本文将碳纤维电热丝铺设在混凝土路面中作为电加热材料。 以冬季融雪融冰研究为背景，主要研究碳纤维电热丝混凝土融雪融冰的可行性。 同时利用传热学知识对影响融雪融冰效果的因素进行了测试和分析，为碳纤维电热丝融雪融冰的工程应用提供了理论依据和参考价值。混凝土路面除冰。 主要工作如下：

(1) 根据能量守恒定律，建立并求解碳纤维加热器混凝土电加热和冷却微分方程，得到碳纤维加热器混凝土在加热和冷却阶段的温度随时间的变化曲线获得。 该曲线综合反映了混凝土截面尺寸、散热表面积、电加热功率和对流辐射传热系数对混凝土升降温过程的影响。 对碳纤维混凝土的电加热温升、温降曲线进行了测试整理，测试结果与理论计算值吻合较好。

(2)利用碳纤维电热丝的电热效应进行道路融雪除冰时，对流辐射传热损失是影响道路融雪除冰效果的主要因素，而风级、环境温度、是否有保温层对热量损失影响很大。 通过分析不同输入功率下混凝土板表面温升与风力等级和环境温度的关系，得到风力等级和环境温度对混凝土板表面温升效果的影响； 通过对有保温层和无保温层的小混凝土板温升的试验研究，得出有保温层和无保温层的混凝土板表面温升效果的差异。

(3)建立碳纤维电热丝混凝土板融雪融冰试验装置，测试碳纤维电热丝混凝土板的加热均匀性。 研究结果表明，当间距为10厘米，加碳纤维电热丝的混凝土通电时，混凝土板表面可产生均匀分布的热量，满足冰雪均匀融化的需要。 (

4）在室内（冷冻库）进行碳纤维电热丝小混凝土板融冰雪实验，得到输入功率、环境温度以及冰雪层厚度对融化时间的影响。 在此基础上，开展了大型混凝土板融冰雪的现场应用试验。 研究结果表明，当摊铺功率为500 W/m~2~1000 W/m~2时，碳纤维热丝混凝土板通电后产生的热量可以有效清除路面的冰雪，满足冬季融雪、融冰的需要。

(5)以结冰路面为研究对象，对供热线混凝土板融雪融冰温度场进行有限元分析。 根据温升试验的温度监测结果，通过试错法确定温度场有限元分析中的重要参数