يصف المعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM C177-19 لقياس تدفق الحرارة في الحالة المستقرة والتوصيل الحراري بواسطة جهاز اللوحة الساخنة المحمية" الذي طورته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) معايير القياس المختبري لتدفق الحرارة في الحالة المستقرة من خلال عينات مسطحة ومتجانسة عند ملامستها لحدود صلبة ومتوازية يتم تثبيت أسطحها عند درجات حرارة ثابتة.
إن جهاز الاختبار المصمم لهذا الغرض يُعرف باسم جهاز اللوحة الساخنة المحمية وهو طريقة أولية (أو مطلقة). تعتبر طريقة الاختبار هذه قابلة للمقارنة مع طريقة الاختبار القياسية ISO 8302، ولكنها ليست متطابقة معها.
تؤسس طريقة الاختبار هذه متطلبات التصميم العامة اللازمة لتصنيع وتشغيل جهاز لوحة ساخنة محمية بشكل مرضي. يغطي مجموعة واسعة من هياكل الأجهزة وظروف الاختبار وظروف التشغيل. لم يتم توفير تصميمات مفصلة مناسبة لطريقة الاختبار هذه، ولكن يجب تطويرها ضمن قيود المتطلبات العامة. يتضمن المعيار (الموارد) أمثلة لأدوات التحليل والمفاهيم والإجراءات المستخدمة في تصميم وبناء ومعايرة وتشغيل جهاز اللوحة الساخنة المحمية.
تغطي طريقة الاختبار هذه كل من أوضاع القياس أحادية الجانب ومزدوجة الجانب. يُسمح بتصميمات اللوحات الساخنة المحمية من المصدر الموزع أو الخطي. يجب على المستخدم الرجوع إلى معايير ASTM C1044 وASTM C1043 لمزيد من التفاصيل حول تصميمات هذه السخانات.
يمكن تشغيل جهاز اللوحة الساخنة المحمية باستخدام تدفق حراري رأسي أو أفقي. ومع ذلك، يتم تحذير المستخدم من أنه في حالة حدوث تدفق حراري داخل العينات، فقد تختلف نتائج الاختبار التي تم الحصول عليها من الاتجاهين.
على الرغم من أنه لا يمكن تحديد حد أقصى مطلق لحجم موصلية العينة التي يمكن قياسها على اللوحة الساخنة المحمية، إلا أنه لأسباب عملية يجب أن تكون موصلية العينة أقل من القيمة المحددة في المعيار.
تُطبق طريقة الاختبار هذه على قياس مجموعة واسعة من العينات، من المواد الصلبة المعتمة إلى المواد المسامية أو الشفافة، ومجموعة واسعة من الظروف البيئية، بما في ذلك القياسات في درجات الحرارة القصوى ومع الغازات والضغوط المختلفة.
يمكن تقييم التجانس العمودي على اتجاه تدفق الحرارة، مثل الهياكل الطبقية، بنجاح باستخدام طريقة الاختبار هذه. ومع ذلك، فإن اختبار العينات ذات التباينات في اتجاه تدفق الحرارة، مثل نظام العزل المتصل بالحرارة، قد يؤدي إلى نتائج خاصة بالموقع، ولا ينبغي محاولة القيام بذلك باستخدام هذا النوع من الأجهزة. معيار ASTM C1363 صالح لاختبار هذه الأنظمة.
يجب أن يتم حساب خصائص انتقال الحرارة بناءً على القياسات التي تم إجراؤها باستخدام هذه الطريقة وفقًا للمعيار ASTM C1045.
ولضمان مستوى الدقة المتوقع، يجب على أولئك الذين يطبقون هذا المعيار أن يكونوا على دراية بمتطلبات ممارسات القياس والاختبار الحراري والتطبيق العملي لنظرية انتقال الحرارة كما تتعلق بمواد وأنظمة العزل الحراري. يجب أن تكون إجراءات التشغيل التفصيلية، بما في ذلك مخططات التصميم والرسومات الكهربائية، متاحة لكل جهاز لضمان امتثال الاختبارات لطريقة الاختبار هذه. بالإضافة إلى ذلك، يجب التحقق من دقة أنظمة جمع البيانات ومعالجتها الآلية المتصلة بالجهاز. يمكن القيام بذلك عن طريق إدخال مجموعات البيانات المرتبطة بالمعايرة والنتائج المعروفة في برامج الكمبيوتر.
من غير العملي أن تحدد طريقة الاختبار هذه تفاصيل التصميم والبناء والإجراءات لتغطية جميع الطوارئ، وهو أمر قد يكون صعبًا على شخص لا يمتلك المعرفة التقنية بنظرية تدفق الحرارة، وقياسات درجة الحرارة، وممارسات الاختبار العامة. وقد يجد المستخدم أيضًا أنه من الضروري أن يكون مصممًا أو مصنعًا، أو كليهما، عند إصلاح الجهاز أو استبداله، حيث تكون متطلبات الفهم الأساسي والتقنية التجريبية الدقيقة أكبر. لا يهدف توحيد معايير طريقة الاختبار هذه إلى تقييد التطوير المستقبلي للأجهزة أو الإجراءات الجديدة أو المحسنة بأي شكل من الأشكال.
لا تحدد طريقة الاختبار هذه كافة التفاصيل اللازمة لتشغيل الجهاز. يجب أن تتبع القرارات المتعلقة بأخذ العينات واختيارها والتجهيز المسبق وتركيب العينات وتحديد موضعها واختيار ظروف الاختبار وتقييم بيانات الاختبار طرق اختبار ASTM المعمول بها أو المبادئ التوجيهية أو الممارسات أو مواصفات المنتج أو اللوائح التنظيمية. إذا لم يتوفر معيار قابل للتطبيق، فيجب استخدام حكم هندسي سليم يعكس مبادئ نقل الحرارة المقبولة وتوثيقه.
تسمح طريقة الاختبار هذه باستخدام مجموعة واسعة من تصميمات الأجهزة ودقة التصميم لتلبية متطلبات مشاكل القياس المحددة. يتطلب الامتثال لطريقة الاختبار هذه بيانًا بعدم اليقين لكل متغير تم الإبلاغ عنه في التقرير.
يوضح الشكل الوارد في المعيار المكونات الرئيسية للنظام المثالي: مجموعتان من الأسطح الباردة المتساوية الحرارة ولوحة ساخنة محمية. من الممكن أن يكون لبعض الأجهزة أكثر من حارس واحد. تتكون اللوحة الساخنة المحمية من قسم مقيس معزول حرارياً عن الحارس الأساسي المركزي بواسطة فصل أو فجوة محددة. قد تحتوي بعض الأجهزة على أكثر من حارس واحد. يتم وضع عينة الاختبار بين هذه الوحدات الثلاث. في وضع القياس ثنائي الجانب، تتكون العينة في الواقع من جزأين. في هذه الحالة فإن القياس يعطي نتيجة هي متوسط الجزأين ولذلك من المهم أن يكون الجزأين قريبين جدًا من بعضهما البعض. عند استخدام وضع القياس أحادي الجانب، ينطبق معيار ASTM C1044. بالنسبة لاستخدام لوحة ساخنة محمية تتضمن استخدام سخان إمداد الخط، ينطبق معيار ASTM C1043.
توفر اللوحة الساخنة المحمية الطاقة (تدفق الحرارة لكل وحدة زمنية) للقياس وتحدد حجم الاختبار الفعلي، أي جزء العينة الذي يتم قياسه بالفعل. تتمثل وظيفة الحماية الأساسية لجهاز اللوحة الساخنة المحمية وأي حماية مستوية إضافية، إذا كانت موجودة، في توفير الظروف الحرارية المناسبة داخل حجم الاختبار لتقليل تدفق الحرارة الجانبي داخل الجهاز. تظهر الظروف المثالية في الشكل من خلال تكوين الأسطح المتساوية الحرارة وخطوط تدفق الحرارة الثابتة داخل العينة.
تنتج الانحرافات عن التكوين المثالي عن: عدم تجانس العينة، واختلافات درجات الحرارة بين القسم المقاس والحارس (اختلال التوازن في الفجوة)، واختلافات درجات الحرارة بين الحافة الخارجية للتجميع والبيئة المحيطة الخاضعة للتحكم (اختلال التوازن في الحافة).
تم تصميم ثلاثة أجهزة تسخين/تبريد لإنشاء أسطح متساوية الحرارة على أسطح العينات داخل المقطع العرضي المقاس. يتم ضبط السطحين المخصصين لتجميعات السطح البارد على نفس درجة الحرارة لوضع التشغيل على الجانبين. في الممارسة العملية، يحدث بعض التدفق الحراري الجانبي لأن الألواح والعينات ذات حجم محدود والبيئة الخارجية التي يتم التحكم فيها تكون عادةً عند درجة حرارة مختلفة عن حافة القسم المقاس. تحد الحماية الأساسية للوحة الساخنة المحمية من حجم تدفق الحرارة الجانبي في المقطع العرضي المقاس. يتم تحديد فعالية الحماية الأولية، جزئيًا، من خلال نسبة أبعادها الجانبية إلى حجم القسم المقاس وسمك العينة.
يتطلب الامتثال لطريقة الاختبار هذه: إنشاء ظروف الحالة المستقرة وقياس تدفق الحرارة أحادي الاتجاه عبر القسم المقاس، ومساحة القسم المقاس، وتدرج درجة الحرارة عبر العينة من حيث درجة حرارة السطح الساخن ودرجة حرارة السطح البارد (أو ما يعادلها، درجة الحرارة بين السطحين)، وسمك كل عينة، وتوازن الحماية بين القسم المقاس والحماية الأساسية.
تتمتع مؤسستنا، التي تحاول دعم الشركات من كل القطاعات بمجموعة واسعة من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم التي أجرتها لسنوات، بطاقم عمل قوي يتابع عن كثب التطورات في العالم في مجال العلوم والتكنولوجيا ويحسن نفسه باستمرار. وفي هذا السياق، يتم أيضًا تقديم خدمات الاختبار للشركات وفقًا للمعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM C177-19 لقياسات تدفق الحرارة في الحالة المستقرة وخصائص التوصيل الحراري بواسطة جهاز اللوحة الساخنة المحمية".
يمكنك أن تطلب منا ملء النموذج الخاص بنا للحصول على موعد ، أو للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً أو لطلب تقييم.
