Hővezető képesség Hővezető képesség Themacs Ingenierie
A hővezető képesség mérése
Az anyag hővezető képessége vagy hővezető képessége számszerűsíti hőátadás képességét. Ez a tulajdonság a hőmérséklettől és az anyag összetételétől függ. Például a vezetőképesség a tiszta alumínium esetében a 237 W.m-1.K-1 és az alacsony ötvözetű ötvözet esetében a 130 W.m-1.K-1 között változhat. Ezért kritikus alkalmazásokban meg kell mérni ezt a tulajdonságot a ténylegesen felhasznált anyagokon.
A három leggyakoribb módszer az iparban és a kutatásban:
- Az őrzött főzőlapos módszer
- A vaku módszere
- A forró huzal módszer
Ez a három módszer számos publikáció és szabvány tárgyát képezi (ISO NF-EN és ASTM).
A vezetőképesség meghatározása
A vezetőképesség olyan hőtulajdonság, amelyet a hőáram és a hőmérsékleti gradiens közötti arányossági együtthatóként határozunk meg:
Ha a hőátadás egy irányba megy, akkor ezt a hőátadást 1D-ben kell átírni. A hőegyenletet tehát a következő formában írjuk fel:
Ha a hőforrás egyenletesen elosztott P teljesítmény egy S felületen, akkor:
A hővezető képesség részt vesz a hő diffúzió és a hő effuzivitás kiszámításában.
Állandó állapotú vezetőképesség mérése:
A leggyakrabban alkalmazott módszer az egyirányú folyamat létrehozása. Ez úgy lehetséges, hogy a mintát két különböző hőmérsékletű izotermikus sík közé helyezzük.
Az egyensúlyi állapot mérésének problémája a hőveszteség. Ennek elkerülése érdekében csökkenthetjük a veszteségeket akár finom minta alkalmazásával, hogy a veszteségek elhanyagolhatók legyenek, akár védőburkolattal
Őrzött főzőlapos módszer
Védett főzőlap: Az elv az, hogy 2 egyforma mintát kell használni, és 1D áramlásnak kell alávetni őket egy védőzóna által körülvett mérési zónában. A minták általában négyzetesek. A 2 egyforma minta előnye, hogy elkerüljük a hővédelmet a forró sík mögött. A fluxmetrikus módszerrel csak egy minta használható.
A mérési és az őrzónákat rés választja el egymástól. Az NF EN 12664 szabvány szerinti táblázat megadja a mérőeszköz méretének nagyságrendjét.
Ennek a módszernek van egy változata, az úgynevezett fluxmetrikus módszer amely az 1D fluxus méréséből áll. Ez a módszer elkerüli az őrzési területeket, és csak egy mintát tesz lehetővé.
Az őrzött főzőlap-módszerre vonatkozó előírások:
NF EN 12939: Építőanyagok és termékek hőteljesítménye. Hőellenállás meghatározása védett főzőlapos módszerrel és fluxmetriai módszerrel. Nagy és közepes hőállóságú vastag termékek
XP CEN/TS 15548-1: Hőszigetelő termékek építési berendezésekhez és ipari létesítményekhez. Hőellenállás meghatározása védett főzőlapos módszerrel. 1. rész: mérések magas hőmérsékleten 100 ° C és 850 ° C között
NF EN 12664: Építőanyagok és termékek hőteljesítménye. Hőellenállás meghatározása védett főzőlapos módszerrel és fluxmetriai módszerrel. Közepes és alacsony hőállóságú száraz és nedves termékek
NF EN 12667 (2001-07-01): Építőanyagok és termékek hőteljesítménye. Hőellenállás meghatározása védett főzőlapos módszerrel és fluxmetriai módszerrel. Nagy és közepes hőállóságú termékek
NF X10-021 (1972-12-01): Gyenge vezetőképességű anyagok - A hővezető képesség meghatározása Őrzött főzőlap-módszer szimmetrikus mintákkal
EN 12939 (2001-03-01): Cím: Építőanyagok és termékek hőteljesítménye. Hőellenállás meghatározása védett főzőlapos módszerrel és fluxmetriai módszerrel. Vastag, magas és közepes hőállóságú termékek
ISO 10291: 1994 (1994-09-15): Üveg az építőiparban. Az U hőátbocsátási együttható meghatározása többszörös üvegezés állandó állapotában. Őrzött főzőlapos módszer.
ISO 8302: 1991 (1991-08-01): Hőszigetelés. A hőállóság és a kapcsolódó tulajdonságok meghatározása állandósult állapotban. Őrzött főzőlapos módszer.
Őrzött rúd módszer
A készülék elvileg megegyezik az őrzött főzőlap módszerével. Csak a geometria különbözik egymástól.
Ez a módszer nagy vezetőképességű anyagokhoz, például fémekhez alkalmas. A következő ábra ezt a típusú eszközt mutatja. A rudat fűtőelem fűti. Teljesítményét pontosan mérik. A hőáram tehát pontosan ismert. Az oldalsó hőcseréket egy szigetelőanyag korlátozza, amely ugyanazon hőmérséklet-gradiensen megy keresztül. A rúd minden magasságában a szigetelő ugyanazon a hőmérsékleten van, mint a minta. Ezt a módszert magas hőmérsékleten is alkalmazzák. Ez továbbra is referenciamódszer marad a metrológiai laboratóriumokban, például az NMI-ben (Országos Metrológiai Intézet). A hőmérsékletet több ponton mérik. Az érdeklődés kettős:
- A vezetőképesség több hőmérsékleten is megvan, ha a gradiens nagy.
- A termikus modell korrigálható, ha vannak oldalirányú veszteségek.