Bevezetés
A hőáramlásmérő (NETZSCH HFM 436 Lambda az 1. ábrán) módszerét leggyakrabban szigetelőanyagok, például üvegszálas, ásványi szálas és polimer habok hővezetőképesség-mérésére alkalmazzák a 0,002-0,1 W/(m-K) és 20-100 mm vastagság közötti hozzávetőleges tartományban. A minta előkészítésével, a hőmérsékletméréssel és a műszer beállításával kapcsolatos különleges óvintézkedésekkel a HFM-módszer tartománya kiterjeszthető olyan építőanyagok, mint a beton, falazat és fa, valamint műanyagok, kompozitok és üveg mérésére, amelyek hővezető képessége akár 2 W/(m-K) és hőellenállása akár 0,02 (m2-K)/W is lehet (lásd a példát az 1. táblázatban).
Táblázat: A cement 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 mérése HFM 436/3 készülékkel és műszercsomaggal (gumilemezek és mintatermoelemek)
| Minta | A minta vastagsága (mm) | Halmaznyomás | Átlagos hőmérséklet (°C) | Temp. Δ | A minta sűrűsége (kg/m3) | Termikus ellenállás (m²-(K/W)) | Termikus vezetőképesség (W/(m-K)) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (PSI) | k(PA) | lemezek | minták | ||||||
| Cement | 76.25 | 2.0 | 13.8 | 26.1 | 19.2 | 14.3 | 1959 | 0.0617 | 1.24 |
A szigetelőanyagok tipikus HFM-mérései esetén a mintán mért hőmérsékletkülönbség (ΔT), amelyet a meleglemez és a hideglemez felületébe ágyazott termoelemek mérnek, felhasználható a hővezetőképesség kiszámításához. Bár a lemez és a minta határfelületein mindig van egy small hőellenállás és hőmérséklet-csökkenés, ezek elhanyagolhatók a minta sokkal nagyobb hőellenállásához és ΔT értékéhez képest. Összenyomható szigetelőanyagok esetén a jó hőérintkezés akkor biztosított, ha a mintát a lemezek kissé összenyomják. Merevebb anyagok, például műanyag hab esetében ezek az érintkezési ellenállások még mindig elhanyagolhatók, amennyiben a mintafelületek síkak és párhuzamosak, és a HFM-lemezek elegendő nyomást gyakorolnak. 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 anyagok esetében, általában 0,5 W/(m-K) és < 0,1 (m2-K)/W hővezető képességgel, a lemez és a minta közötti érintkezési ellenállások már nem elhanyagolhatók. Továbbá, mivel ezek az anyagok általában merevek és összenyomhatatlanok, és érdes felületűek lehetnek, a HFM-lemezekkel való termikus érintkezést a hézagok és a légrétegek még tovább csökkenthetik. E hatások kiküszöbölésére a minta felületére szerelt termoelemeket és gumi határfelületi lapokat alkalmaznak a leírtak szerint.
Minta előkészítése
A minta megfelelő hőállósága és ΔT értékei érdekében legalább 50 mm-es mintavastagság ajánlott. A maximális vastagság körülbelül 90 mm, hogy legyen hely az illesztőpárnáknak, valamint a minta beszerelésének és eltávolításának.
A lemezekkel érintkező mintafelületeket úgy kell előkészíteni, hogy a lehető legsimábbak, síkok és párhuzamosak legyenek, körülbelül 0,3 mm-en belül. Bár ez sok építőanyag, például a beton esetében kihívást jelenthet, a HFM-lemezekkel való jó termikus érintkezéshez még akkor is szükséges, ha ezeket a speciális eljárásokat követjük.
A HFM-be történő beépítés előtt a minta vastagságát gondosan meg kell mérni több helyen a központi mérési terület közelében, és ki kell számítani az átlagot.
HFM kalibrálás
Egy normál kalibrálás a mellékelt üvegszálas kartonszabvány használatával elegendő. Nem szükséges kalibrálni a minta termoelemek és illesztőlemezek használatával vagy magasabb 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 standard mintával. A vizsgálatok azt mutatták, hogy az üvegszálas kartonszabványt használó hőáram-átalakító kalibrálása a large hőellenállás-tartományban érvényes.
Eljárások - NETZSCH HFM 436/3 opcionális műszercsomaggalKit
- Két hőelemet és két szilikon gumi interfészlapot szállítunk (2. ábra). Jelölje meg az egyes mintafelületek középpontját, helyezze el a felső és alsó termoelem-szondákat úgy, hogy a végük a középponthoz közel legyen, és ragassza a helyükre a 3. ábrán látható módon.
- Helyezze a gumilapokat a minta mindkét oldalán a felületi termoelemek fölé, és ragassza őket a helyükre a minta szélei körül a 4. ábrán látható módon. A szalag megakadályozza, hogy a lapok elmozduljanak vagy összecsukódjanak a minta betöltése közben.
- Töltse be a mintát a HFM kamrába, és engedje le a lemezt, amíg az automatikusan meg nem áll (a lemez maximálisan alkalmazott terhelés). Ha az opcionális halmazbetöltési funkciót használja, a hőérintkezés javítása érdekében kb. 2 PSI (kb. 4 kPa) lemeznyomás ajánlott.
- Csatlakoztassa a felső minta termoelem csatlakozóját a bal oldali pozícióba (Instrumentation Kit) és az alsó minta termoelem csatlakozóját a jobb oldali pozícióba.
- A Q-Lab szoftverben
A minta meghatározásához ki kell választani a "User Thickness" (felhasználói vastagság) lehetőséget, és az ablakban meg kell adni a minta vastagságát cm-ben. A minta vastagsága 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 kiszámításához lesz felhasználva. Vegye figyelembe, hogy a Gauge Thickness most már tartalmazza a gumi illesztőlemezek vastagságát is. A minta hőellenállásától függően általában egy kisebb Δ hőmérsékletet kell meghatározni, hogy elkerülhető legyen a hőáram-átalakító mérőműszerek Q Upper és Q Lower leolvasásainak telítődése. Az olyan minták esetében, mint például a beton (50 mm vastagság, 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 > 1 W/(m-K)), általában 10 K vagy annál kisebb Δ értékre van szükség (a mintán keresztül). A Δ-t úgy kell megválasztani, hogy a Q Upper és a Q Lower mérési értékek egyensúlyban maradjanak körülbelül 32000 uV-on vagy az alatt. Ez ismeretlen minták vizsgálatakor több, különböző Δ értékű beállítási pont beállítását teheti szükségessé. A minimálisan ajánlott Δ körülbelül 4 K.
