Стандартът „ASTM C177-19 Стандартен метод за изпитване за измерване на топлинен поток в стационарно състояние и топлопроводимост чрез защитен апарат с гореща плоча“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва критерии за лабораторно измерване на топлинен поток в стационарно състояние през плоски, хомогенни образци, когато са в контакт с твърди, успоредни граници, чиито повърхности се поддържат при постоянни температури.
Апаратът за изпитване, предназначен за тази цел, е известен като апарат със защитена нагревателна плоча и е основен (или абсолютен) метод. Този метод на изпитване е сравним, но не е идентичен с метода на изпитване по стандарта ISO 8302.
Този метод на изпитване установява общите изисквания за проектиране, необходими за производството и експлоатацията на задоволително устройство със защитена нагревателна плоча. Обхваща широк спектър от структури на устройства, условия на изпитване и условия на работа. Не са предоставени подробни проекти, подходящи за този метод на изпитване, но трябва да бъдат разработени в рамките на ограниченията на общите изисквания. Примери за инструменти, концепции и процедури за анализ, използвани при проектирането, конструирането, калибрирането и работата на устройство със защитена нагревателна плоча, са включени в стандарта (Ресурси).
Този метод на изпитване обхваща както едностранни, така и двустранни режими на измерване. Допускат се както разпределени, така и екранирани нагревателни плочи с линеен източник. Потребителят трябва да се обърне към стандартите ASTM C1044 и ASTM C1043 за повече подробности относно тези конструкции на нагреватели.
Екранираният апарат с нагревателна плоча може да работи с вертикален или хоризонтален топлинен поток. Потребителят обаче е предупреден, че ако в пробите възникне конвективен топлинен поток, резултатите от изпитванията, получени от двете ориентации, може да се различават.
Въпреки че не може да се даде абсолютна горна граница за величината на проводимостта на пробата, която може да бъде измерена върху защитената нагревателна плоча, по практически причини проводимостта на пробата трябва да бъде по-малка от стойността, посочена в стандарта.
Този метод на изпитване е приложим за измерване на голямо разнообразие от проби, от непрозрачни твърди вещества до порести или прозрачни материали, и широк спектър от условия на околната среда, включително измервания при екстремни температури и с различни газове и налягания.
Нееднородности, перпендикулярни на посоката на топлинния поток, като например слоести структури, могат да бъдат успешно оценени с помощта на този метод на изпитване. Въпреки това, изпитването на проби с нееднородности по посока на топлинния поток, като например термомостова изолационна система, може да доведе до специфични за местоположението резултати и не трябва да се прави с този тип устройство. Стандартът ASTM C1363 е валиден за тестване на тези системи.
Изчисляването на свойствата на топлопреминаване въз основа на измервания, направени с помощта на този метод, трябва да се извършва в съответствие със стандарта ASTM C1045.
За да се осигури очакваното ниво на прецизност и точност, прилагащите този стандарт трябва да са запознати с изискванията за практики за термични измервания и изпитвания и практическото приложение на теорията за топлопреминаване, що се отнася до топлоизолационни материали и системи. За всяко устройство трябва да са налични подробни оперативни процедури, включително конструктивни схеми и електрически чертежи, за да се гарантира, че тестовете отговарят на този метод на изпитване. Освен това, автоматизираните системи за събиране и обработка на данни, свързани с устройството, трябва да бъдат валидирани за тяхната точност. Това може да се направи чрез въвеждане на набори от данни, свързани с калибрирането и известни резултати, в компютърни програми.
Непрактично е такъв метод за изпитване да определя детайли и процедури за проектиране и конструкция, които да обхващат всички непредвидени обстоятелства, което би било трудно за човек без технически познания по теория на топлинния поток, измервания на температурата и общи практики за изпитване. Потребителят може също да сметне за необходимо да бъде дизайнер или производител, или и двете, когато ремонтира или подменя устройството, където изискванията за фундаментално разбиране и внимателна експериментална техника са по-големи. Стандартизацията на този метод за изпитване не е предназначена да ограничи по никакъв начин бъдещото разработване на нови или подобрени устройства или процедури.
Този метод на изпитване не уточнява всички подробности, необходими за работата на устройството. Решенията относно вземането на проби, избора на проби, предварителната подготовка, монтирането и позиционирането на пробите, избора на условия за изпитване и оценката на данните от изпитванията трябва да следват приложимите методи за изпитване на ASTM, насоки, практики или продуктови спецификации или регулаторни разпоредби. Ако няма приложим стандарт, трябва да се използва и документира обоснована инженерна преценка, отразяваща приетите принципи за топлопреминаване.
Този метод на изпитване позволява използването на широк спектър от конструкции на инструменти и точност на проектиране, за да се отговорят на изискванията на специфични измервателни проблеми. Съответствието с този метод за изпитване изисква декларация за неопределеността на всяка променлива, докладвана в доклада.
Фигурата, дадена в стандарта, показва основните компоненти на идеализираната система: два изотермични възела със студена повърхност и защитена гореща плоча. Възможно е някои устройства да имат повече от един предпазител. Защитената нагревателна плоча се състои от измервателна секция, термично изолирана от концентричния първичен предпазител чрез определено разстояние или междина. Някои устройства може да имат повече от един предпазител. Тестваният образец е поставен между тези три единици. В режим на двустранно измерване, пробата всъщност се състои от две части. В този случай измерването дава резултат, който е средната стойност на двете части и затова е важно двете части да са много близки една до друга. При използване на режим на едностранно измерване се прилага стандартът ASTM C1044. За използването на защитена нагревателна плоча, която включва използването на нагревател от захранващата линия, се прилага ASTM C1043.
Екранираната нагревателна плоча осигурява мощността (топлинен поток за единица време) за измерването и определя действителния обем на изпитване, т.е. частта от пробата, която действително се измерва. Функцията на първичното екраниране на екранирания апарат с нагревателна плоча и всяко допълнително копланарно екраниране, ако има такова, е да осигури подходящи термични условия в изпитвания обем, за да се намали страничният топлинен поток в апарата. Идеализираните условия са показани на фигурата чрез конфигурацията на изотермични повърхности и линии на постоянен топлинен поток в пробата.
Отклоненията от идеализираната конфигурация се причиняват от: нееднородности на пробата, температурни разлики между измерваната секция и предпазителя (дисбаланс на хлабината) и температурни разлики между външния ръб на сглобката и околната контролирана среда (дисбаланс на ръба).
Три нагревателни/охладителни устройства са проектирани да създават изотермични повърхности върху повърхностите на пробите в рамките на измереното напречно сечение. Двете повърхности, обозначени като възли със студени повърхности, са настроени на една и съща температура за двустранен режим на работа. На практика се получава известен страничен топлинен поток, тъй като плочите и пробите са с краен размер, а външната контролирана среда обикновено е с различна температура от ръба на измерваното сечение. Първичната защита на екранираната нагревателна плоча ограничава големината на страничния топлинен поток в измереното напречно сечение. Ефективността на първичната защита се определя отчасти от съотношението на нейния страничен размер към размера на измерваното сечение и към дебелината на образеца.
Съответствието с този метод на изпитване изисква: установяване на стационарни условия и измерване на еднопосочния топлинен поток през измерваната секция, площта на измерваната секция, температурния градиент през образеца по отношение на температурата на горещата повърхност и температурата на студената повърхност (или еквивалентно, температурата между двете повърхности), дебелината на всеки образец и баланса на защитата между измерваната секция и първичната защита.
Нашата организация, която от години се стреми да подкрепя бизнеса от всеки сектор с широк спектър от тестове, измервания, анализи и оценки, разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в света в областта на науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенства. В този контекст, на предприятията се предоставят и услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM C177-19 Стандартен метод за изпитване за измерване на топлинен поток в стационарно състояние и свойства на топлопроводимост чрез защитен апарат за нагряване“.
Можете да ни помолите да попълним формуляра, за да получим среща, да получим по-подробна информация или да поискаме оценка.
