Inledning
Metoden med värmeflödesmätare (NETZSCH HFM 436 Lambda i figur 1) används oftast för mätning av värmeledningsförmågan hos isoleringsmaterial som glasfiber, mineralfiber och polymerskum i det ungefärliga intervallet 0,002 till 0,1 W/(m-K) och med en tjocklek på 20 till 100 mm. Med särskilda försiktighetsåtgärder avseende provberedning, temperaturmätning och instrumentinställningar kan HFM-metoden utökas till mätningar av byggnadsmaterial som betong, murverk och trä, samt plast, kompositer och glas med Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga så hög som 2 W/(m-K) och värmemotstånd så lågt som 0,02 (m2-K)/W (se exempel i tabell 1).
Tabell 1: Mätning av cementets Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga med HFM 436/3 med instrumenteringssats (gummidukar och termoelement för provtagning)
| Prov | Provets tjocklek (mm) | Tryck i skorsten | Temp. medelvärde (°C) | Temp. Δ | Provets TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet (kg/m3) | Termisk motstånd (m²-(K/W)) | Termisk ledningsförmåga (W/(m-K)) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (PSI) | k(PA) | plattor | prover | ||||||
| Cement | 76.25 | 2.0 | 13.8 | 26.1 | 19.2 | 14.3 | 1959 | 0.0617 | 1.24 |
Vid typiska HFM-mätningar av isolerande material kan temperaturskillnaden över provet (ΔT), mätt med termoelement som är inbäddade i den varma plattan och den kalla plattans ytor, användas för beräkning av värmeledningsförmågan. Även om det alltid finns ett small värmemotstånd och temperaturfall vid gränsytorna mellan plattan och provet, kan de försummas jämfört med provets mycket större värmemotstånd och ΔT. För kompressibla isoleringsmaterial säkerställs god termisk kontakt om provet komprimeras något av plattorna. För styvare material som t.ex. skumplast kan dessa KontaktmotståndEnligt termodynamikens andra huvudsats går värmeöverföringen mellan två system alltid i riktning från högre till lägre temperaturer. Mängden värmeenergi som överförs genom värmeledning, t.ex. genom en vägg i en byggnad, påverkas av betongväggens och isoleringsskiktets värmemotstånd.kontaktmotstånd fortfarande försummas så länge provytorna är plana och parallella och HFM-plattorna utövar tillräckligt tryck. För material med högre Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga, i allmänhet med Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga > 0,5 W/(m-K) och värmemotstånd < 0,1 (m2-K)/W, kan kontaktmotstånden mellan plattan och provet inte längre försummas. Eftersom dessa material i allmänhet är styva och inkompressibla och kan ha skrovliga ytor, kan den termiska kontakten med HFM-plattorna minskas ytterligare av mellanrum och luftfilmer. För att övervinna dessa effekter används ytmonterade termoelement och gränssnittsark av gummi enligt beskrivningen.
Förberedelse av prov
För att ge tillräcklig termisk resistans och ΔT hos provet rekommenderas en minsta provtjocklek på 50 mm. Maximal tjocklek är ca 90 mm för att ge utrymme för gränssnittsplattorna och för installation och borttagning av provet.
Förbered provytorna som kommer i kontakt med plattorna så att de blir så släta som möjligt och plana och parallella inom ca 0,3 mm. Även om detta kan vara en utmaning för många byggnadsmaterial, t.ex. betong, är det nödvändigt för god termisk kontakt med HFM-plattorna även om dessa speciella procedurer följs.
Före installation i HFM bör provets tjocklek noggrant mätas på flera ställen nära det centrala mätområdet och genomsnittet beräknas.
HFM-kalibrering
En normal kalibrering med den medföljande glasfiberplattestandarden är tillräcklig. Det är inte nödvändigt att kalibrera med hjälp av provtermoelement och gränssnittsplåtar eller med ett standardprov med högre Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Tester har visat att kalibreringen av värmeflödesgivaren med hjälp av glasfiberplattans standard är giltig över ett intervall av värmemotstånd på large.
Procedurer - NETZSCH HFM 436/3 med valfri instrumenteringKit
- Två termoelement och två gränssnittsark av silikongummi medföljer (figur 2). Markera mittpunkten på varje provyta, lägg de övre och nedre termoelementsonderna med änden placerad nära mittmarkeringen och tejpa fast dem enligt figur 3.
- Placera gummiarken på varje sida av provet över yttermoelementen och tejpa fast dem runt provets kanter enligt figur 4. Tejpen hindrar arken från att förskjutas eller vikas under provets lastning.
- Ladda provet i HFM-kammaren och sänk plattan tills den stannar automatiskt (maximal plattbelastning applicerad). Om du använder den valfria funktionen för stapelbelastning rekommenderas ett plattryck på ca 4 kPa (ca 2 PSI) för att förbättra den termiska kontakten.
- Anslut det övre provets termoelementkontakt till vänster position (Instrumentation Kit) och det nedre provets termoelementkontakt till höger position.
- I programvaran Q-Lab
För provdefinition måste "User Thickness" väljas och provtjockleken i cm anges i fönstret. Provets tjocklek kommer att användas för att beräkna värmeledningsförmågan. Observera att Gauge Thickness nu inkluderar tjockleken på gränssnittsplattorna av gummi. Beroende på provets värmemotstånd måste normalt en mindre temperatur Δ definieras för att undvika mättnad av värmeflödesgivarens avläsningar, Q Upper och Q Lower. För prover som t.ex. betong (tjocklek 50 mm, Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga > 1 W/(m-K)) krävs normalt ett Δ på 10 K eller mindre (över hela provet). Δ måste väljas så att Q Upper- och Q Lower-avläsningarna hålls i jämvikt vid eller under ca 32000 uV. Detta kan kräva att man ställer in flera börvärden med olika Δ när man testar okända prover. Det minsta rekommenderade Δ är ca 4 K.
