Verifica dell'accuratezza di GHP 456 e HFM 446 con il nuovo materiale di riferimento ERM-FC440

1. Risultati ottenuti con la GHP 456

La tecnica della piastra calda protetta (GHP) è un metodo assoluto senza alcuna calibrategrazione della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica. Nella modalità a due piastre, la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica λ viene calcolata in base alla potenza Q che fluisce nella piastra calda con area di misurazione A, al gradiente di temperatura tra i due campioni ΔT e allo spessore medio del campione d, come segue:

Le misure GHP sui campioni ERM-FC440 sono state eseguite utilizzando un NETZSCH GHP 456 HT Titan^® dotato di raffreddamento ad azoto liquido. Per i test GHP sono stati utilizzati campioni ERM-FC440a con numeri di serie 001, 002, 003 e 005. La coppia di campioni 001+002 e la coppia 003+005 sono state misurate simultaneamente in modalità a due piastre. Il gradiente di temperatura tra i campioni era di 30 K a temperature inferiori a -10 °C e di 20 K a temperature superiori a 10 °C. I campioni erano dotati di distanziatori rigidi agli angoli di lunghezza identica allo spessore nominale del campione, per garantire uno spessore definito del campione.

La Figura 3 illustra i risultati delle misure GHP: Nell'intervallo di temperatura compreso tra -150°C e 70°C, la deviazione relativa dai valori nominali di Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica calcolati in base all'equazione 1 è inferiore a ± 1,3% per tutti i dati di misura, ad eccezione di un punto a -150°C che presenta una deviazione di -2,2%. Questi risultati sono conformi all'accuratezza prevista del GHP 456.

2. Risultati ottenuti con l'HFM 446

La tecnica del misuratore di flusso di calore (HFM) è un metodo relativo basato sulla calibratificazione dei sensori di flusso di calore utilizzando un materiale di riferimento con Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica nota. La Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica ignota λ di un campione viene calcolata dal flusso di calore per area Q/A e dal gradiente di temperatura ΔT attraverso il campione con spessore medio d, secondo l'equazione di Fourier per il flusso di calore monodimensionale, come segue:

Le misure HFM sui campioni ERM-FC440 sono state eseguite utilizzando gli strumenti NETZSCH HFM 446 Lambda Eco-Line Small, Medium e Large. Per testare i campioni ERM-FC440c con numero di serie 004 e 005 sono stati utilizzati due dispositivi HFM 446 Large con numero di serie 0009 e 0010 in posizioni diverse. Due dispositivi HFM 446 Medium con numero di serie 0007 e 0009 sono stati utilizzati per testare i campioni ERM-FC440a con numero di serie 001, 002, 003 e 005. Tre dispositivi HFM 446 Small con numero di serie 0086, 0087 e SOA-002 sono stati utilizzati per testare i campioni ERM-FC440 con dimensioni di 20 cm x 20 cm tagliati dalla scheda ERM-FC440c con numero di serie 005 dopo aver completato le misure nel dispositivo HFM 446 Large. A scopo di documentazione, a ogni scheda di 20 cm è stato assegnato un numero di identificazione di cinque cifre, inciso al laser sulla faccia anteriore (si veda anche la figura 1 a destra). Tutti i dispositivi sono stati calibratificati con l'SRM 1450d o l'IRMM440 del NIST. Le misure sono state eseguite a temperature medie comprese tra -10°C e 70°C con un gradiente di temperatura tra i campioni di 20 K e una pressione di contatto massima di 2 kPa.

Le figure da 4 a 6 illustrano i risultati delle misure effettuate da tutti gli strumenti HFM. Nell'intero intervallo di temperatura, la deviazione relativa dai valori nominali di conducibilità termica calcolati con l'equazione 1 è compresa entro ± 1,5% per la maggior parte dei risultati di misura, ad eccezione di alcuni punti di misura alla temperatura più alta di 70°C. Tutti i risultati sono conformi all'accuratezza prevista di ± 2% per i misuratori di flusso di calore HFM 446. Tutti i risultati sono conformi alla precisione prevista di ± 2% per i misuratori di portata termica HFM 446.