İpuçları & Püf Noktaları
HFM ile Sert, Yüksek Termal İletkenliğe Sahip Numuneler Nasıl Ölçülür?
Isı akış ölçer (Şekil 1'deNETZSCH HFM 436 Lambda ) yöntemi en yaygın olarak fiberglas, mineral elyaf ve polimer köpükler gibi yalıtım malzemelerinin yaklaşık 0,02 ila 0,1 W/(m-K) aralığında ve 20 ila 100 mm kalınlıktaki Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ölçümlerine uygulanır.
Numune hazırlama, sıcaklık ölçümü ve cihaz ayarlarına ilişkin özel önlemlerle, HFM yöntem aralığı beton, duvar ve ahşap gibi yapı malzemelerinin yanı sıra 2 W/(m-K) kadar yüksek termal iletkenliğe ve 0,02 (m2-K)/W kadar düşük termal dirence sahip plastikler, kompozitler ve camın ölçümlerine kadar genişletilebilir (Tablo 1'deki örneğe bakın).
Tablo 1. Çimento termal iletkenliği Enstrümantasyon kiti (kauçuk levhalar ve örnek termokupllar) ile HFM 436/3 kullanılarak çimento termal iletkenliğinin ölçümü
| Örnek | Örnek kalınlık (mm) | Yığın basıncı (PSI) k(PA) | Sıcaklık ortalaması (°C) | Sıcaklık Δ plakalar örnek (K) | Örnek YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. yoğunluk (kg/m³) | Termal direnç (m²-K/W) | Termal iletkenlik (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Çimento | 76.25 | 2.0 13.8 | 26.1 | 19.2 14.3 | 1959 | 0.0617 | 1.24 |
Yalıtım malzemelerinin tipik HFM ölçümlerinde, sıcak plaka ve soğuk plaka yüzeylerine gömülü termokupllar tarafından ölçülen numune boyunca sıcaklık farkı (ΔT) Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik hesaplaması için kullanılabilir. Plaka ile numune arayüzlerinde her zaman bir small termal direnç ve sıcaklık düşüşü mevcut olsa da larger numune termal direnci ve ΔT ile karşılaştırıldığında bunlar ihmal edilebilir. Sıkıştırılabilir yalıtım malzemeleri için, numune plakalar tarafından hafifçe sıkıştırılırsa iyi bir termal temas sağlanır. Plastik köpük gibi daha sert malzemeler için, numune yüzeyleri düz ve paralel olduğu ve HFM plakaları tarafından yeterli basınç uygulandığı sürece bu temas dirençleri yine de ihmal edilebilir.
Genellikle termal iletkenliği > 0,5 W/(m-K) ve termal direnci < 0,1 (m2-K)/W olan daha yüksek termal iletkenliğe sahip malzemeler için, plaka ile numune arasındaki temas dirençleri artık ihmal edilemez. Ayrıca, bu malzemeler genellikle sert ve sıkıştırılamaz olduğundan ve pürüzlü yüzeylere sahip olabileceğinden, HFM plakaları ile termal temas boşluklar ve hava filmleri nedeniyle daha da azalabilir. Bu etkilerin üstesinden gelmek için, aşağıda açıklandığı gibi numune yüzeyine monte edilmiş termokupllar ve kauçuk arayüz tabakaları kullanılır.
Örnek Hazırlama
Yeterli numune termal yeniden direnci ve Δ T sağlamak için minimum 50 mm numune kalınlığı önerilir. Maksimum kalınlık, arayüz pedleri ve numunenin takılması ve çıkarılması için alan sağlamak üzere yaklaşık 90 mm'dir.
Plakalarla temas eden numune yüzeylerini mümkün olduğunca pürüzsüz ve yaklaşık 0,3 mm içinde düz ve paralel olacak şekilde hazırlayın. Bu, beton gibi birçok yapı malzemesi için zor olsa da, bu özel prosedürler uygulandığında bile HFM plakalarıyla iyi bir termal temas için gereklidir.
HFM'ye kurulumdan önce, numune kalınlığı merkezi ölçüm alanının yakınındaki birkaç noktada dikkatlice ölçülmeli ve ortalama hesaplanmalıdır.
HFM Calibration
Verilen fiberglas levha standardını kullanarak normal bir calibration yeterlidir. Örnek termokupllar ve arayüz levhaları kullanılarak veya daha yüksek termal iletkenliğe sahip standart bir örnekle calibrate yapılması gerekli değildir. Testler, fiberglas levha standardı kullanılarak yapılan ısı akısı dönüştürücü calibration'unun large termal direnç aralığında geçerli olduğunu göstermiştir.
Prosedür - NETZSCH Opsiyonel Enstrümantasyon Kiti ile HFM 436/3
- İki termokupl ve iki silikon kauçuk arayüz tabakası tedarik edilir (Şekil 2). Her bir numune yüzeyinin orta noktasını işaretleyin, üst ve alt termokupl problarını uçları orta işarete yakın olacak şekilde yerleştirin ve Şekil 3'te gösterildiği gibi bantlayın.
- Kauçuk levhaları numunenin her iki tarafına yüzey termokupllarının üzerine yerleştirin ve Şekil 4'te gösterildiği gibi numune kenarlarının etrafına bantlayın. Bant, numune yükleme sırasında tabakaların kaymasını veya katlanmasını önleyecektir.
- Numuneyi HFM haznesine yükleyin ve plakayı otomatik olarak durana kadar indirin (uygulanan maksimum plaka yükü). İsteğe bağlı yığın yükleme özelliği kullanılıyorsa, termal teması iyileştirmek için yaklaşık 2 PSI (yaklaşık 14 kPa) plaka basıncı önerilir.
- Üst örnek termokupl konektörünü sol konuma (Enstrümantasyon Kiti) ve alt örnek termokupl konektörünü sağ konuma takın. HFM kapağını kapatın.
- Q-Lab yazılımında:
Numune tanımı için Kullanıcı Kalınlığı selected olmalı ve numune kalınlığı cm cinsinden pencereye girilmelidir. Numune kalınlığı termal iletkenliği hesaplamak için kullanılacaktır. Gösterge Kalınlığının artık kauçuk arayüz tabakalarının kalınlığını da içerdiğini unutmayın.
Numunenin termal direncine bağlı olarak, ısı akısı transdüser okumalarının doygunluğunu önlemek için normalde bir smaller sıcaklığı Δ tanımlanması gerekecektir, Q Üst ve Q Alt. Beton gibi numuneler için (50 mm kalınlık, Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik > 1 W/m-K) tipik olarak 10 K veya daha düşük bir Δ (numune boyunca) gereklidir. Δ, Q Üst ve Q Alt değerlerini yaklaşık 32000 uV veya altında dengede tutmak için selected olmalıdır. Bu, bilinmeyen numuneleri test ederken farklı Δ ile birkaç ayar noktası ayarlamayı gerektirebilir. Önerilen minimum Delta yaklaşık 4 K'dir.