21.01.2026 by Aileen Sammler
Den skyddade metoden med heta plattor: Hur gastyp och tryck kan ändra värmeledningsförmågan hos dina isoleringsmaterial
Ta reda på hur gastyp och tryck kan påverka värmeledningsförmågan hos isoleringsmaterial - och hur GHP 456 Titan® möjliggör exakta mätningar under inert gas och vakuum. NETZSCH hjälper dig att hitta rätt lösning för din applikation.
Om du arbetar med isoleringsmaterial - vare sig det gäller produktutveckling, kvalitetssäkring eller termisk design - behöver du värmeledningsdata som är både korrekta och representativa för verkliga användningsförhållanden. Standardmätningar som utförs under omgivande laboratorieförhållanden fångar ofta inte upp detta.
Varför inte? Eftersom gastyp och tryck har en stor inverkan på den effektiva värmeledningsförmågan hos material med öppna porer. Beroende på din applikation kan detta avgöra om ett system förblir termiskt stabilt eller överhettas.
Vårt applikationslaboratorium NETZSCH har utfört olika analyser åt dig. I den här artikeln får du veta mer:
- varför isoleringsmaterial med öppna porer reagerar så känsligt,
- hur betydande effekterna av gas och tryck verkligen är,
- och vad du behöver tänka på när du utför exakta mätningar.
Varför isoleringsmaterial med öppen porositet är så känsliga för gas och tryck
Värmeledningsförmågan hos fibrösa isoleringsmaterial som t.ex. glasull uppstår via tre mekanismer:
- värmeöverföring genom det fasta materialet,
- radiativ värmeöverföring,
- värmeöverföring genom gasfasen.
Gasfasen är särskilt kritisk. I material med öppna porer ersätter reningsgasen eller den omgivande gasen effektivt "cellgasen" och påverkar direkt materialets 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.
Dessutom avgör gastrycket hur många partiklar som är tillgängliga för värmeöverföring.
Resultatet: Även small förändringar i gastyp eller tryck kan leda till large förändringar i den uppmätta värmeledningsförmågan.
Vad mätningarna visar - och vad det betyder för dig
1. Olika gaser orsakar betydande avvikelser
Glasull (NIST SRM 1450D) mättes under kväve, argon och helium.
Resultaten blev följande:
- i kväve ≈ luft → praktiskt taget identiska värden
- i argon: ca 28% lägre effektiv 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 Helium: ca 4× högre effektiv 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
Varför detta är viktigt för dig:
- Argon simulerar scenarier med mycket låg 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 hos gas.
- Helium representerar den andra ytterligheten och är typiskt för gaser med hög 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.
- Om du bara mäter i luft kan det hända att du inte får värden som återspeglar de faktiska driftförhållandena.
2. Tryckberoende: den karakteristiska S-kurvan
Under kväve undersöktes tryck från ca 0,01 mbar till 1000 mbar.
Resultat: Den effektiva värmeledningsförmågan förblir först konstant - för att sedan sjunka kraftigt under ca 300 mbar.
Praktiska konsekvenser:
- Vid måttligt reducerade tryck förändras inte mycket till en början.
- När gasmolekylernas medelfria väg närmar sig porernas diameter förändras beteendet.
- Under denna tröskel beror värmeöverföringen endast på partikeldensiteten - värmeledningsförmågan sjunker snabbt.
Detta är särskilt relevant om du:
- konstruerar komponenter för vakuumtillämpningar,
- arbetar inom flyg- och rymdteknik, kryoteknik eller högpresterande isolering,
- behöver realistiska gränsvillkor för simulering,
- behöver karakterisera lågtrycksscenarier.
Vad detta innebär för din mätstrategi
Om du behöver tillförlitliga värmekonduktivitetsdata för isoleringsmaterial med öppna porer under utmanande förhållanden måste ditt mätsystem
- införa olika reningsgaser på ett kontrollerat sätt,
- stödja verkliga vakuumförhållanden,
- tillåta exakt tryckreglering,
- ge stabila mätresultat i steady-state.
Analysinstrumentet NETZSCH GHP 456 Titan® analysinstrument uppfyller alla dessa krav med sin intuitiva programvara och helautomatiska tryckreglering.
Vad detta innebär för dig i praktiken
För att få exakta och tillämpningsrelevanta värden på värmeledningsförmågan kan du :
- inte bara mäta i luft, utan även i relevant cellgas,
- utvärdera tryckberoendet när ditt material används under reducerat tryck,
- alltid tolka litteraturvärden i samband med mätförhållanden,
- använda ett mätsystem som stöder reproducerbara atmosfärförändringar.
Detta hjälper dig att undvika vanliga fallgropar:
- alltför optimistiska uppskattningar av värmeledningsförmågan,
- felaktiga materialval,
- opålitliga simuleringsresultat,
- termiska problem under drift.
Få den fullständiga rapporten!
Besök GHP som nyckelteknologi: Precise Characterization of the Thermal Conductivity of Insulation Materials under Inert Gas and Vacuum Atmospheres - NETZSCH Analyzing & Testing eller ladda ner hela applikationsmeddelandet som pdf här:
NETZSCH hjälper dig att välja rätt mätmetod!
Isoleringsmaterial med öppna porer är mycket känsliga för gastyp och tryck. Om ditt material används under dessa förhållanden måste dess 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 också testas under samma förhållanden. Annars kommer du att få en felaktig effektiv 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.
Endast när gastyp och tryck kontrolleras för att återspegla verkliga förhållanden får du värmekonduktivitetsvärden som på ett tillförlitligt sätt matchar faktiska driftprestanda. GHP 456 Titan® är den perfekta mätanordningen för att bestämma effektiv 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 under sådana utmanande förhållanden.
Som leverantör av lösningar hjälper NETZSCH dig genom hela processen, från att välja lämplig mätmetod, till att definiera rätt atmosfär och tryckförhållanden, till att bestämma vilket system som passar bäst för din applikation. GHP 456 Titan® är särskilt utformad för att hantera sådana krävande mätningar under inerta gaser och vakuum.
Om du vill veta vilken lösning som är bäst lämpad för just din applikation, kontakta din lokala NETZSCH försäljningsrepresentant . Tillsammans kommer vi att hitta den konfiguration som ger dig de tillförlitliga data du behöver för utveckling, kvalitetssäkring och simulering.
Lokal kontakt
Bli expert med våra kostnadsfria e-learningkurser
Alla NETZSCH E-Learning Basic-kurser är kostnadsfria! Innehållet skapas av våra experter på laboratoriemetoder, som delar med sig av sina personliga erfarenheter till dig. Dra nytta av flexibelt online-lärande, helt anpassat till dina utbildningsbehov!