Bevezetés
A hőáramlásmérő (HFM) technika jól ismert és elfogadott módszer a szigetelőanyagok, például az EPS, a kőzetgyapot vagy az üvegszálas lemezek 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 képességének meghatározására. A HFM-mel olyan építőanyagok is vizsgálhatók, mint a nagyobb 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 képességű és merev szerkezetű beton. A műszercsomag a mérési tartományt 2 W/(m∙K) értékig bővíti. Ez az alkalmazási közlemény részletesen ismerteti a műszercsomagot, és bemutatja a HFM 436/3/1 készülékkel Pyrex® -en nyert adatokat (1. ábra). A készülék hatékonyságát az adatoknak a lézeres villanáselemzés (LFA, 2. ábra) technikával való korrelációjával mutatjuk be.
Műszer készlet
A szigetelőanyagok HFM-technikával történő vizsgálatakor a próbatest és a HFM-lemezek közötti határfelületi hőellenállások általában elhanyagolhatóak a próbatest hőellenállásához képest. Nagy vezetőképességű és/vagy merev minták esetében ez a feltételezés már nem érvényes. Még ha a minta felülete nagyon sík és síkpárhuzamos is, a határfelületen mindig marad néhány small légrés, ami jelentős különbségekhez vezet a lemezek és a minta felületi hőmérsékletei között, és inhomogén hőáramláshoz a mintán keresztül. E hiányosságok kiküszöbölése érdekében van szükség a műszercsomagra. Ez két külső termoelemből és két határfelületi rétegből áll (3. ábra). A határfelületi rétegek javítják a lemezek és a minta közötti termikus kapcsolatot, míg a külső termoelemek közvetlenül érintkeznek a minta felületével (4. ábra), és így a pontos és "valódi" felületi hőmérsékleteket mérik (5. ábra).
A Pyrex®-en végzett mérési adatok összehasonlítása a HFM és a műszercsomag és az LFA technika használatával
A műszerkészlet teljesítményét Pyrex® -en, egy homogén, kémiailag stabil és az 1960-as évek óta jól ismert hővezetési referenciaanyagon mutatják be, amelynek hővezetési tényezője 23°C-on körülbelül 1,14 W/(m∙K) [1].
A közölt adatokat 300 mm x 300 mm x 20 mm méretű próbadarabokon végeztük el, műszercsomaggal és anélkül. A hőáram-érzékelők kalibrálását NIST által hitelesített üvegszálas táblával (1450D) végeztük műszercsomag nélkül, az ASTM C 518 szabványnak megfelelően. Három különböző Pyrex-mintát (A, B, C) vizsgáltunk ugyanabból a tételből. Ugyanebből a tételből két 12,7 mm átmérőjű és 2,5 mm vastagságú mintát (1, 2) is készítettünk az LFA-vizsgálatokhoz. A méréseket az LFA467 Hyperflash LFA467 készülékkel végeztük.
Az 1. táblázat a különböző HFM- és LFA-vizsgálatok 23 °C-on mért eredményeit mutatja. A HFM-vizsgálatok small standard eltérése (1,7%) a módszer jó reprodukálhatóságát mutatja. Az 1,15 W/(m∙K) átlagos hővezetési tényező mindössze 0,88%-os eltérést mutat az LFA és a szakirodalom átlagértékétől. Ez bizonyítja a HFM mérések pontosságát a műszercsomaggal.
1. táblázat: Pyrex® hővezető képessége 23°C-on HFM és LFA alkalmazásával
Módszer | Minta/Mérés | W/(m∙K) | W/(m∙K) |
|---|---|---|---|
| HFM | Pyrex A | 1.13 | 1.15 |
| Pyrex B | 1.17 | ||
| Pyrex C | 1.14 | ||
| HFM | Pyrex műszercsomag nélkül | 0.53 | 0.53 |
| LFA | Pyrex - 1 | 1.14 | 1.14 |
| Pyrex - 2 | 1.14 |
A műszercsomag nélkül a magas termikus érintkezési ellenállás és az ismeretlen felületi hőmérséklet 0,53 W/(m∙K) hővezetési tényezőt eredményez, ami jelentősen alacsonyabb a várt értéknél.
A 6. ábra a HFM, az LFA és a szakirodalmi értékek (hibasávok ± 5%) eredményeit mutatja 10°C és 65°C között. A teljes hőmérséklettartományban a HFM és az LFA eredményei jó összhangban vannak az irodalmi értékekkel (max. eltérés 2,8% - LFA és 3,9% - HFM).
Összefoglaló
A HFM-mel a merev anyagok hővezető képessége 2 W/(m∙K) értékig megbízhatóan vizsgálható, feltéve, hogy a felületi hőmérsékleteket pontosan mérik. Ez a műszercsomaggal érhető el, amely biztosítja a homogén hőáramlást és a minta valós felületi hőmérsékletét. A műszercsomaggal végzett HFM-mérések adatai jól reprodukálhatók, és jó összhangban vannak az LFA-technikából és a szakirodalomból származó eredményekkel. Ezen túlmenően a hosszú távú stabilitás a Pyrex®-t a műszercsomaggal végzett HFM teljesítményének ellenőrzésére alkalmas anyaggá teszi az ismeretlen, nagy vezetőképességű minták mérése előtt.