Топлопроводимост Топлопроводимост Themacs Ingenierie

Измерване на топлопроводимост

Топлопроводимостта или топлопроводимостта на материала количествено определя способността му да предава топлина. Това свойство варира в зависимост от температурата и състава на материала. Например, проводимостта може да варира от 237 W.m-1.K-1 за чист алуминий до 130 W.m-1.K-1 за нисколегирана сплав. Ето защо в критични приложения е необходимо да се измери това свойство върху реално използваните материали.

Трите най-често използвани метода, използвани в промишлеността и научните изследвания, са:

Методът с охраняем котлон
Методът на светкавицата
Методът с гореща тел

Тези три метода са обект на голям брой публикации и стандарти (ISO NF-EN и ASTM).

Определение на проводимостта

Проводимостта е термично свойство, което се определя като коефициент на пропорционалност между топлинния поток и температурния градиент:

Когато преносите на топлина са в една посока, изборът е да се транскрибира този пренос на топлина в 1D. Следователно уравнението на топлината е написано в следната форма:

Ако източникът на топлина е мощност P, равномерно разпределена върху повърхност S, имаме:

Топлопроводимостта участва в изчисляването на термичната дифузивност и топлинната еффузивност.

Измерване на проводимост в стационарно състояние:

Най-често използваният метод е да се създаде еднопосочен поток. Това е възможно чрез поставяне на пробата между две изотермични равнини с различни температури.
Проблемът с измерването в стационарно състояние е загубата на топлина. За да избегнем това, ние намаляваме загубите или с помощта на фина проба, така че загубите да са незначителни, или с помощта на предпазител

Метод с охраняем котлон

Охраняем котлон: Принципът е да се използват 2 еднакви проби и да се подложат на 1D поток в измервателна зона, заобиколена от защитна зона. Пробите обикновено са квадратни. Предимството на наличието на 2 еднакви проби е да се избегне термозащита зад горещата равнина. При флуксметричния метод може да се използва само една проба.

Измервателната и защитната зони са разделени с междина. Таблица от стандартен NF EN 12664 дава порядък на размера на размера на измервателното устройство.

Този метод има вариант, наречен флуксметричен метод който се състои от измерване на 1D потока. Този метод избягва зоните за охрана и позволява само една проба.

Стандарти, отнасящи се до метода на охранявания котлон:

NF EN 12939: Топлинни характеристики на строителни материали и продукти. Определяне на термичното съпротивление по метода на защитената плоча и флуксметричния метод. Дебели продукти с висока и средна термична устойчивост

XP CEN/TS 15548-1: Топлоизолационни продукти за строително оборудване и промишлени инсталации. Определяне на термичното съпротивление по метода на защитената плоча - Част 1: измервания при висока температура между 100 ° C и 850 ° C

NF EN 12664: Топлинно представяне на строителни материали и продукти. Определяне на термичното съпротивление по метода на защитената плоча и флуксметричния метод.

NF EN 12667 (2001-07-01): Топлинни характеристики на строителни материали и изделия. Определяне на термичното съпротивление по метода на защитената плоча и флуксметричния метод. Продукти с висока и средна термична устойчивост

NF X10-021 (1972-12-01): Слабо проводими материали - Определяне на топлопроводимост Метод с предпазена гореща плоча със симетрични проби

EN 12939 (2001-03-01): Заглавие: Термични характеристики на строителни материали и изделия. Определяне на термичното съпротивление по метода на защитената плоча и флуксметричния метод - Дебели продукти с висока и средна термична устойчивост

ISO 10291: 1994 (1994-09-15): Стъкло в строителство. Определяне на коефициента на топлопреминаване U, в стационарен режим на стъклопакет. Метод с охраняем котлон.

ISO 8302: 1991 (1991-08-01): Топлоизолация. Определяне на термичното съпротивление и свързаните с него свойства в стационарно състояние. Метод с охраняем котлон.

Метод със защитена лента

Устройството по принцип е идентично с метода на охранявания котлон. Различава се само геометрията.
Този метод е подходящ за силно проводими материали като метали. Следващата фигура показва този тип устройства. Лентата се нагрява от нагревателен елемент. Неговата мощност се измерва с точност. Следователно топлинният поток е известен точно. Страничните топлообмени са ограничени от изолационен материал, подложен на същия температурен градиент. На всяка височина на пръта изолаторът е със същата температура като пробата. Този метод се използва дори при високи температури. Това остава референтен метод в метрологичните лаборатории като NMI (Национален метрологичен институт). Температурата се измерва в няколко точки. Лихвата е двойна:

Можем да имаме проводимост при няколко температури, ако градиентът е голям.
Термичният модел може да бъде коригиран, ако обаче има странични загуби.