Pendahuluan
Metode pengukur aliran panas (NETZSCH HFM 436 Lambda pada Gambar 1) paling sering diterapkan pada pengukuran Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal bahan isolasi seperti fiberglass, serat mineral, dan busa polimer pada kisaran perkiraan 0,002 hingga 0,1 W/(m - K) dan ketebalan 20 hingga 100 mm. Dengan tindakan pencegahan khusus terkait persiapan sampel, pengukuran suhu, dan pengaturan instrumen, rentang metode HFM dapat diperluas ke pengukuran bahan bangunan seperti beton, batu dan kayu, serta plastik, komposit, dan kaca dengan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal setinggi 2 W/(m-K) dan resistansi termal serendah 0,02 (m2 - K)/W (lihat contoh pada Tabel 1).
Tabel 1: Pengukuran Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal semen menggunakan HFM 436/3 dengan kit instrumentasi (lembaran karet dan termokopel sampel)
| Sampel | Ketebalan sampel (mm) | Tekanan tumpukan | Suhu rata-rata (°C) | Suhu Δ | KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. Kepadatan sampel (kg/m3) | Termal resistensi (m²-(K/W)) | Termal konduktivitas (W/(m-K)) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (PSI) | k (PA) | piring | sampel | ||||||
| Semen | 76.25 | 2.0 | 13.8 | 26.1 | 19.2 | 14.3 | 1959 | 0.0617 | 1.24 |
Dengan pengukuran HFM yang khas pada bahan isolasi, perbedaan suhu di seluruh sampel (ΔT) yang diukur oleh termokopel yang tertanam di permukaan pelat panas dan pelat dingin dapat digunakan untuk penghitungan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal. Meskipun selalu ada small resistensi termal dan penurunan suhu yang ada pada antarmuka pelat ke sampel, mereka dapat diabaikan dibandingkan dengan resistensi termal sampel yang jauh lebih besar dan ΔT. Untuk bahan isolasi yang dapat dimampatkan, kontak termal yang baik dipastikan jika sampel dikompresi sedikit oleh pelat. Untuk bahan yang lebih kaku seperti busa plastik, resistansi kontak ini masih dapat diabaikan selama permukaan sampel rata dan sejajar dan tekanan yang cukup diterapkan oleh pelat HFM. Untuk bahan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi, umumnya dengan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal> 0,5 W / (m-K) dan resistansi termal <0,1 (m2 - K) / W, resistansi kontak pelat ke sampel tidak dapat lagi diabaikan. Selain itu, karena bahan-bahan ini umumnya kaku dan tidak dapat dimampatkan serta mungkin memiliki permukaan yang kasar, kontak termal dengan pelat HFM dapat dikurangi lebih jauh lagi dengan adanya celah dan lapisan udara. Untuk mengatasi efek ini, termokopel yang dipasang di permukaan sampel dan lembaran antarmuka karet digunakan seperti yang dijelaskan.
Persiapan Sampel
Untuk memberikan ketahanan termal sampel dan ΔT yang memadai, direkomendasikan ketebalan sampel minimum 50 mm. Ketebalan maksimum sekitar 90 mm untuk memberikan ruang bagi bantalan antarmuka dan pemasangan serta pelepasan sampel.
Siapkan permukaan sampel yang bersentuhan dengan pelat sehalus mungkin dan rata serta sejajar dalam jarak sekitar 0,3 mm. Meskipun hal ini mungkin sulit dilakukan pada banyak bahan bangunan seperti beton, namun kontak termal yang baik dengan pelat HFM tetap diperlukan meskipun prosedur khusus ini diikuti.
Sebelum pemasangan di HFM, ketebalan sampel harus diukur dengan hati-hati di beberapa lokasi di dekat area pengukuran pusat dan dihitung rata-ratanya.
Kalibrasi HFM
Kalibrasi normal dengan menggunakan standar papan fiberglass yang disediakan sudah cukup. Tidak perlu mengkalibrasi menggunakan sampel termokopel dan lembar antarmuka atau dengan sampel standar Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi. Pengujian menunjukkan bahwa kalibrasi transduser fluks panas menggunakan standar papan fiberglass valid pada rentang ketahanan termal large.
Prosedur - NETZSCH HFM 436/3 dengan Instrumentasi OpsionalKit
- Dua termokopel dan dua lembar antarmuka karet silikon disediakan (Gambar 2). Tandai titik tengah setiap permukaan sampel, letakkan probe termokopel atas dan bawah dengan ujungnya ditempatkan di dekat tanda tengah dan rekatkan pada tempatnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
- Tempatkan lembaran karet di setiap sisi sampel di atas termokopel permukaan dan rekatkan pada posisinya di sekitar tepi sampel seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Selotip akan menjaga agar lembaran tidak bergeser atau terlipat selama pemuatan sampel.
- Muat sampel dalam ruang HFM dan turunkan pelat hingga berhenti secara otomatis (beban pelat maksimum diterapkan). Jika menggunakan fitur pemuatan tumpukan opsional, tekanan pelat sekitar 2 PSI (sekitar 4 kPa) direkomendasikan untuk meningkatkan kontak termal.
- Colokkan konektor termokopel sampel atas ke posisi kiri (Kit Instrumentasi) dan konektor termokopel sampel bawah ke posisi kanan.
- Dalam perangkat lunak Q-Lab
Untuk definisi sampel, "Ketebalan Pengguna" harus dipilih dan ketebalan sampel dalam cm dimasukkan di jendela. Ketebalan sampel akan digunakan untuk menghitung Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal. Perhatikan bahwa Ketebalan Pengukur sekarang mencakup ketebalan lembaran antarmuka karet. Tergantung pada ketahanan termal sampel, suhu Δ yang lebih kecil biasanya perlu ditentukan untuk menghindari kejenuhan pembacaan transduser fluks panas, Q Atas dan Q Bawah. Untuk sampel seperti beton (ketebalan 50 mm, Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal > 1 W/(m-K)), Δ sebesar 10 K atau kurang (di seluruh sampel) biasanya diperlukan. Δ harus dipilih untuk menjaga pembacaan Q Atas dan Q Bawah pada kesetimbangan pada atau di bawah sekitar 32000 uV. Hal ini mungkin memerlukan pengaturan beberapa setpoint dengan Δ yang berbeda saat menguji sampel yang tidak diketahui. Δ minimum yang disarankan adalah sekitar 4 K.
