طريقة الاختبار القياسية ASTM C201 للتوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة

طريقة الاختبار القياسية ASTM C201 للتوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة

تصف طريقة الاختبار القياسية ASTM C201 للتوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة، التي طورتها الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) ، طريقة اختبار لتحديد التوصيل الحراري النسبي للمواد المقاومة للحرارة في ظل ظروف اختبار قياسية. صُممت هذه الطريقة للمواد المقاومة للحرارة التي لا يتجاوز معامل توصيلها 28,8 واط/متر·كلفن، وبسماكة 25 مم.

طريقة الاختبار القياسية ASTM C201 للتوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة

طرق اختبار ASTM التفصيلية الأخرى التي يمكن استخدامها بالتزامن مع طريقة الاختبار هذه في اختبار أنواع معينة من المواد المقاومة للحرارة هي:

  • طريقة الاختبار القياسية ASTM C182 للتوصيل الحراري للطوب العازل
  • طريقة الاختبار القياسية ASTM C202 للتوصيل الحراري للطوب الحراري
  • طريقة الاختبار القياسية ASTM C417 للتوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة غير المحروقة
  • طريقة الاختبار القياسية ASTM C767 للتوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة الكربونية

الموصلية الحرارية للمواد المقاومة للحرارة خاصية أساسية لاختيار خصائصها. يختار المستخدمون المواد المقاومة للحرارة التي تلبي شروط فقدان الحرارة المحددة ودرجة حرارة السطح البارد دون تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة المادة المقاومة للحرارة. تتيح طريقة الاختبار هذه اختبار الموصلية الحرارية للمواد المقاومة للحرارة باستخدام مسعر حراري.

تتطلب طريقة الاختبار هذه تدرجًا حراريًا كبيرًا وظروفًا مستقرة. تستند النتائج إلى متوسط ​​درجة الحرارة. البيانات المُستقاة من طريقة الاختبار هذه مناسبة لقبول المواصفات وتصميم مواد البناء المقاومة للحرارة متعددة الطبقات. يتطلب استخدام هذه البيانات مراعاة بيئة وظروف التطبيق الفعلية.

يجب أن تتكون عينة الاختبار من ثلاثة طوب عادي بقياس 228 مم، وستة طوب صابوني بأبعاد 228 مم × 64 مم × 57 مم، تُمثل المادة المراد اختبارها. تتوفر تعليمات إضافية لإعداد العينة ووضع طوب الحماية في طرق الاختبار الخاصة بالمواد المحددة. يجب اختيار هذه الطوبات لضمان تناسق هيكلها وكثافتها الظاهرية، وخلوها من الزوايا أو الحواف المكسورة. تُستخدم طوبة واحدة كعينة اختبار، وطوبتان أخريان كطوب حماية، واحدة على كل جانب من العينة.

يجب وضع ستة طوب من حجر الصابون على طول حواف عينة الاختبار وطوب الحماية لمنع تسرب الحرارة جانبيًا. تغطي عينة الاختبار وطوب الحماية مساحة تبلغ حوالي 456 مم × 342 مم. يمكن تقديم تسعة طوب عادي بقياس 228 مم للاختبار، ستة منها مقطوعة لتشكيل طوبة حجر الصابون.

عند تحضير عينة الاختبار، يجب أن تكون أسطح ثلاثة طوب مسطح (228 مم × 114 مم) وأسطح طوب الصابون (228 مم × 57 مم) مستوية ومتوازية، بسمك لا يزيد عن 60,3 مم. يجب ألا يتجاوز السمك 76 مم ولا يقل عن 51 مم. يجب أن تكون حواف التلامس مستوية ومتعامدة مع سطح الطوب وسطح طوب الصابون.

تُجفف عينة الاختبار لمدة ١٢ ساعة عند درجة حرارة تتراوح بين ١٠٥ و١١٠ درجات مئوية. بعد هذه الفترة، تُحدد الكثافة الظاهرية بالرطل لكل قدم مكعب (أو بالكيلوجرام لكل متر مكعب) وفقًا لمعيار ASTM C134. مع ذلك، تُجرى قياسات السُمك وفقًا لهذه الطرق.

عند إجراء الاختبار، يتم استخدام الإجراءات لاختبار أنواع محددة من المواد المقاومة للحرارة الموضحة في طرق الاختبار التالية: معايير ASTM C182، وASTM C202، وASTM C417، وASTM C767.

أثناء الاختبار، يتم تسجيل البيانات التالية:

  • الأبعاد الخطية لعينة الاختبار
  • المسافة بين الوصلات الحرارية على عينة الاختبار
  • ثلاث مجموعات من قراءات درجة الحرارة التي تم قياسها بواسطة أجهزة قياس الحرارة على عينة الاختبار
  • متوسط ​​درجة الحرارة بين كل ترموكبل في عينة الاختبار، محسوبة من درجات الحرارة المسجلة
  • متوسط ​​ارتفاع درجة حرارة الماء المتدفق عبر المسعر
  • متوسط ​​معدل تدفق المياه التي تمر عبر المسعر
  • معدل تدفق الحرارة عبر عينة الاختبار لكل وحدة مساحة

يتم إجراء الحسابات وفقًا للصيغة الواردة في المعيار.

ينبغي أن يتضمن التقرير المراد إعداده المعلومات التالية:

  • اسم العلامة التجارية أو أي معلومات تعريفية أخرى
  • الكثافة الظاهرية لعينة الاختبار المجففة
  • الوصف العام لعينة الاختبار قبل وبعد الاختبار من حيث التغييرات الهيكلية المحتملة التي قد تحدث عند تعرضها لدرجات حرارة غرفة التسخين.
  • بيانات التوصيل الحراري المحسوبة وفقًا لهذا المعيار عند متوسط ​​درجات الحرارة المسجلة خلال فترة الاحتفاظ لمدة ساعتين في حالة تدفق الحرارة الثابت والمبلغ عنها عند متوسط ​​درجتي الحرارة المستخدمتين في الحساب
  • منحنى يوضح قيم التوصيل الحراري الفعلية التي تم الحصول عليها مقابل درجات الحرارة المتوسطة.

وينبغي إدراج البيانات المسجلة في التقرير عند الطلب.

باختصار، يوفر معيار ASTM C201 طريقة دقيقة لتحديد الموصلية الحرارية للمواد المقاومة للحرارة في ظل ظروف مُتحكم بها. تُعد هذه الخاصية أساسية للتطبيقات في البيئات عالية الحرارة، مثل الأفران والمواقد والمحارق والمفاعلات. الغرض الرئيسي من هذا المعيار هو قياس الموصلية الحرارية للمواد المقاومة للحرارة الكثيفة والعازلة. تُعد الموصلية الحرارية معيارًا أساسيًا في تحديد أداء نقل الحرارة للمواد المقاومة للحرارة. يشير انخفاض الموصلية الحرارية إلى عزل أفضل، مما يُساعد على زيادة كفاءة الطاقة وتقليل فقدان الحرارة.

ينطبق معيار ASTM C201 على:

  • المواد الحرارية ذات الأشكال الكثيفة (مثل الطوب الحراري والطوب المصبوب)
  • المواد العازلة للحرارة (مثل الطوب خفيف الوزن)
  • المواد الحرارية المتجانسة
  • منتجات حرارية مسبقة التشكيل ذات أشكال هندسية وتركيبات مختلفة

يتم إجراء الاختبار عادة في درجات حرارة مرتفعة (من درجة حرارة الغرفة إلى حوالي 1650 درجة مئوية) لمحاكاة ظروف التطبيق في العالم الحقيقي.

تتضمن طريقة اختبار ASTM C201 عمومًا الخطوات التالية:

  • إعداد الاختبار: تُوضع العينة في فرن حيث تخضع لتدرج حراري مُتحكم به. يجب أن تكون العينة بحجم كافٍ للحفاظ على مساحة اختبار تمثيلية.
  • قياس درجة الحرارة: يُوضع مقياس حرارة مقاوم للبلاتين على قطعة الاختبار لقياس تدرج درجة الحرارة. يوفر هذا المقياس دقةً عاليةً وثباتًا على نطاق واسع من درجات الحرارة.
  • مدخلات الحرارة: يتم تمرير كمية معروفة من الطاقة الكهربائية من خلال سخان مدمج في العينة أو موضوع بالقرب منها.
  • جمع البيانات والحساب: يتم استخدام ملف تعريف درجة الحرارة الناتج ومدخلات الطاقة لحساب التوصيل الحراري للمادة.

يعد هذا المعيار مهمًا للأسباب التالية:

  • التصميم والهندسة: يساعد المهندسين على اختيار المواد المناسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
  • كفاءة الطاقة: تساعد في تطوير أنظمة حرارية موفرة للطاقة من خلال تحديد المواد ذات خصائص العزل المثالية.
  • مراقبة الجودة: تمكن الشركات المصنعة من التحقق من خصائص المواد وضمان الامتثال لمواصفات التصميم أثناء الإنتاج.
  • البحث والتطوير: يوفر بيانات قيمة لتطوير مواد مقاومة للحرارة جديدة وتحسين المواد الموجودة.

القيود المفروضة على هذه الطريقة هي:

  • تعتبر هذه الطريقة مناسبة بشكل أفضل للمواد المتجانسة وقد لا تقدم نتائج دقيقة للمواد ذات المسامية العالية أو التركيبة غير المتجانسة.
  • يجب أن تكون العينات كبيرة بما يكفي لاستيعاب أجهزة استشعار درجة الحرارة والسخان، وهو ما قد لا يكون عمليًا دائمًا.

مؤسستنا، التي تدعم الشركات في جميع القطاعات منذ سنوات من خلال مجموعة واسعة من أنشطة الاختبار والقياس والتحليل والتقييم، تضم فريقًا قويًا من الموظفين يتابعون عن كثب التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، ويعملون على تطوير أنفسهم باستمرار. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار "ASTM C201 القياسي لاختبار التوصيل الحراري للمواد المقاومة للحرارة".

واتس اب