碳纖維發(fā)熱線是一種高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐磨、耐疲勞、耐腐蝕、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)良性能的新型高性能纖維增強(qiáng)材料。它可以減輕部件的重量，從而提高部件的技術(shù)性能。因此，碳纖維發(fā)熱線作為電熱體具有金屬、PTC許多其他電熱體無與倫比的優(yōu)異性能：加熱能迅速產(chǎn)生人體所需的生命之光8μm－15μm。電熱轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)能碳纖維電熱體是一種全黑體材料，電熱轉(zhuǎn)換效率比金屬加熱高30%，電熱效率高100%。在相同允許的電流負(fù)荷面積下，碳纖維的強(qiáng)度是金屬絲的6-10倍，在使用過程中不會(huì)斷裂，因此在電加熱過程中的抗拉強(qiáng)度沒有變化。斷開電弧，有效防止火災(zāi)。
重量輕有效地減輕了部件的重量，從而提高了部件的技術(shù)性能?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕，不易氧化。在無氧狀態(tài)下加熱到3000度，其機(jī)械性能沒有改變，在電加熱狀態(tài)下克服金屬絲，PTC、碳化硅電熱體強(qiáng)度低，易氧化燒壞。碳纖維加熱體的使用壽命與建筑物的使用壽命相同。道路條件是影響道路交通的重要因素。在冬季，當(dāng)水泥混凝土路面因降雪而結(jié)冰時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響駕駛安全和人民生活，甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
本文在混凝土路面鋪設(shè)碳纖維加熱線作為電熱材料，重點(diǎn)研究了碳纖維加熱線混凝土電熱效應(yīng)融雪冰的可行性 傳熱知識的應(yīng)用分析了影響融雪化冰效果的因素，研究為混凝土路面融雪化冰碳纖維加熱線的工程應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和參考價(jià)值。
一、碳纖維發(fā)熱線的主要工作如下：
1.根據(jù)能量守恒定律，建立并解決碳纖維加熱線混凝土的電加熱和冷卻微分方程，得到碳纖維加熱線混凝土溫度隨時(shí)間變化的曲線 它反映了混凝土截面尺寸、散熱面積、電熱功率和對流輻射換熱系數(shù)對混凝土冷卻過程的影響。碳纖維混凝土的電加熱和冷卻曲線通過試驗(yàn)布置 結(jié)果與理論計(jì)算值一致。
2.對流輻射換熱損失是影響路面融雪化冰效果的主要因素，風(fēng)力等級、環(huán)境溫度、隔熱層等對熱損失 損失影響很大。通過分析不同輸入功率下混凝土板表面溫升與風(fēng)等級和環(huán)境溫度的關(guān)系，得到風(fēng)等級和環(huán)境溫度對板表面溫升效果的影響；通過混凝土 研究了土小板無隔熱層的溫升試驗(yàn)，得出了無隔熱層時(shí)板表面溫升效果的差異。
3.建立碳纖維加熱線混凝土板融雪冰試驗(yàn)裝置，測試碳纖維加熱線混凝土板的加熱均勻性。研究結(jié)果表明，間距為10 cm碳纖維加熱線混凝土通電后，混凝土板表面能產(chǎn)生均勻分布的熱量，滿足均勻融化冰雪的需要。
4.對碳纖維加熱線混凝土板進(jìn)行室內(nèi)（冰加熱線混凝土板，得到輸入功率、環(huán)境溫度和冰雪層厚度對融化時(shí)間的影響。在此基礎(chǔ)上，混凝土板 在野外進(jìn)行了融雪化冰在野外進(jìn)行。結(jié)果表明，當(dāng)鋪裝功率為500 W/m~2～1000 W/m~2時(shí),利用碳纖維發(fā)熱線混凝土板通電后產(chǎn)生的熱量能夠有效地清除路面上的冰雪,滿足冬季道路融雪化冰的需要。
