Bevezetés
A NETZSCH HFM 436 készülékcsaládhoz (1. ábra) új opció áll rendelkezésre, amely lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy nagy nyomóterhelésnek kitett mintákon végezzenek hőáramlásmérő vizsgálatokat; ez a funkció kibővíti a hőszigetelésekkel kapcsolatos K+F programok lehetőségeit.
A mintára gyakorolt lemeznyomás változtatásával a különböző szintű összenyomás elérése érdekében a felhasználók a SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség függvényében hővezetési görbéket hozhatnak létre, amelyek információt szolgáltatnak a hőszigetelő termékekben a különböző hőszállítási folyamatok relatív erősségéről.
Ez az alkalmazási megjegyzés egy szálas üvegszigetelő anyagban lévő három domináns hőszállítási mechanizmus elemzését tartalmazza annak érdekében, hogy analitikus kifejezést lehessen levezetni a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség sűrűségtől való funkcionális függésére; az analitikus modell előrejelzéseit összehasonlítjuk a HFM 436 Lambda frissített HFM 436 különböző terhelések mellett generált tényleges HFM vizsgálati adataival. Kiváló egyezést figyeltek meg a teljes sűrűségtartományban, amely a legmagasabbtól a legalacsonyabbig 19:1 arányban terjedt.
Többféle hőátadás a szigetelőanyagokon belül
Napjaink energiatudatos világában folyamatosan emlékeztetnek az energiatakarékossági intézkedések fontosságára, amelyek közül az egyik legfontosabb az épületek hőszigetelésének javítása jó minőségű szigeteléssel. A gyártóknak a nagyobb teljesítményű hőszigetelések kifejlesztésére irányuló K+F erőfeszítései nagymértékben profitáltak a fejlődésük értékelésére szolgáló hatékonyabb kísérleti és analitikai eszközök párhuzamos fejlesztéséből. Az ebben az alkalmazási jegyzetben tárgyalt új vizsgálati lehetőségek egy újabb lépést jelentenek ebbe az irányba.
Jelen tanulmányban az épületek hőszigeteléseként általánosan használt üvegszálas takarón keresztül történő hőátadást elemezzük. Az ilyen takaró hosszú üvegszálakból álló csomó, amely a mátrixot alkotja, amelybe a levegő be van zárva.
Vezetés a levegőn keresztül:
Mérsékelt hőmérsékleten a hőátadás jelentős része a szigetelésen keresztül a levegőn keresztül történő vezetéssel történik, ami független a sűrűségtől. Ezt a hőátadási módot a Fourier-egyenlet szabályozza állandó λair légvezetés mellett.
Vezetés az üvegszálakon keresztül:
Az üvegszálakon keresztül történő hőátadást szintén a Fourier-egyenlet szabályozza, de ebben az esetben a megfelelő Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség glass a ρ SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség függvénye. A vezetési utak nagyjából a sűrűséggel arányosan nőnek, mint:
λüveg = B∙ρ
ahol B egy konstans.
Sugárzás:
A sugárzásos hőátadási mód esetében az üvegszál takarót gyakran abszorbeáló, emittáló, résztvevő és optikailag vastag közegnek tekintik, amely hullámhosszfüggetlen optikai tulajdonságokkal rendelkezik. Ezekkel a feltételezésekkel a sugárzásos hőátadás a következőképpen vezethető le:
qradiatív = -λrad dT/dx
Ez az egyenlet hasonlít a Fourier-törvényhez, ami az oka annak, hogy a λrad-ot gyakran radiatív hővezetési tényezőnek nevezik. Minél sűrűbb a takaró, annál nagyobb az üvegszálak térfogategységenkénti száma, ami nagyobb szórást és a sugárzásos hőátadás csökkenését eredményezi.
A sugárzási fluxus így a sűrűséggel fordítottan arányos sebességgel csökken:
λrad = C/ρ
ahol C egy állandó.
A takarón keresztül átadott teljes hőmennyiség e három különböző módus összege. Az effektív hővezető képességet így kapjuk meg:
λtotal = λair +B∙ρ + C/ρ
Ez utóbbi egyenlet a teljes vezetőképesség és az üvegszálas takaró sűrűsége közötti kapcsolatot mutatja három ismeretlen paraméterrel: λair, B és C.
HFM 436 Üvegszálas takaró mérések a változó terhelés funkcióval
Egy 240 mm vastagságú üvegszálas szigetelőtakaróból kiindulva 300 mm x 300 mm-es négyzet alakú szelvényeket vágtak ki, és különböző magasságban egymásra helyezték őket. Különböző SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű hővezetési méréseket végeztünk a vastagság változtatásával a lemeznyomáson keresztül. Az üvegszálas halmok esetében, amelyek meghaladták a HFM 436/3 maximális 100 mm-es nyílását, a HFM-be való beépítés előtt merev lemezekkel előtömörítést végeztek. Minden mérést szobahőmérsékleten végeztünk. A műszert egy 25 mm vastagságú NIST 1450d üvegszálas tábla szabványával kalibrálták, és a lemezek hőmérsékletkülönbsége 20 K volt.
Eredmények és viták
A mérések eredményeit az 1. táblázat és a 2. ábra mutatja be.
1. táblázat: Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.Hővezető képesség és a SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség függvényében egy üvegszálas minta esetében, amelyet különböző nyomóterhelési beállításoknak vetettek alá HFM-készülékben, szobahőmérsékleten
Vastagság (mm) | HFM halmaznyomás | SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. Sűrűség (kg/m³) | Vezetőképesség (W/m*K) | |
|---|---|---|---|---|
(PSI) | (kPa) | |||
| 100.0 | 0.00 | 0.03 | 8.6 | 0.0472 |
| 75.3 | 0.00 | 0.03 | 11.4 | 0.0418 |
| 50.1 | 0.00 | 0.03 | 12.6 | 0.0394 |
| 50.3 | 0.03 | 0.19 | 17.1 | 0.0369 |
| 50.4 | 0.05 | 0.35 | 30.2 | 0.0333 |
| 24.7 | 0.10 | 0.68 | 34.8 | 0.0325 |
| 17.3 | 0.22 | 1.51 | 49.6 | 0.0318 |
| 49.1 | 0.12 | 0.85 | 52.6 | 0.0317 |
| 50.0 | 0.67 | 4.63 | 87.1 | 0.0317 |
| 50.1 | 1.58 | 10.9 | 125 | 0.0325 |
| 38.2 | 3.09 | 21.3 | 164 | 0.0330 |
A kék görbét úgy kaptuk, hogy az adatpontokat a teljes vezetőképesség modelljével illesztettük a legkisebb négyzetek módszerével. Megállapítható, hogy a fent bemutatott modell megfelelő megfogalmazása az üvegszálas takarón keresztül történő hőáramlási folyamatnak. A szaggatott görbék az egyes várható átviteli módokat ábrázolják. Az eredmények a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség széleskörű minimumát mutatják a körülbelül 50-80 kg/m3 sűrűségtartományban, közel ahhoz a sűrűséghez, ahol az üvegszálaknak köszönhető vezetőképesség megegyezik a sugárzási vezetőképességgel. Ezt az információt a gyártók felhasználhatják arra, hogy optimalizálják termékeik teljesítményét az üvegszál-tartalom és ezáltal a költségek minimalizálásával. Az optimális SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség például valószínűleg a vezetőképességi minimum alacsony SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű oldalán található.
Következtetés
Nagyon kényelmes egy ilyen vizsgálatot elvégezni a változó terhelés funkcióval. A szigorú statisztikai elemzéshez minden bizonnyal több adatpontra lenne szükség, ami a HFM 436 Lambda segítségével könnyen megvalósítható. Egy teljes vizsgálat könnyen programozható különböző terhelésekkel és hőmérsékletekkel. Ez az alkalmazás más porózus szigetelőanyagokra, például kőzet- (ásványi) vagy salakgyapotra is kiterjed.