Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на огнеупорни материали ASTM C201

Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на огнеупорни материали ASTM C201

Стандартният метод за изпитване ASTM C201 за топлопроводимост на огнеупорни материали, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM) , описва метод за определяне на сравнителната топлопроводимост на огнеупорни материали при стандартни условия на изпитване. Този метод за изпитване е предназначен за огнеупорни материали с коефициент на проводимост, ненадвишаващ 28,8 W/m·K, и дебелина 25 mm.

Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на огнеупорни материали ASTM C201

Други подробни методи за изпитване по ASTM, които да се използват заедно с този метод за изпитване при изпитване на специфични видове огнеупорни материали, са:

  • Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на изолационни огнеупорни тухли ASTM C182
  • Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на огнеупорни тухли ASTM C202
  • Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на непечени монолитни огнеупорни материали ASTM C417
  • Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на въглеродни огнеупорни материали ASTM C767

Топлопроводимостта на огнеупорните материали е необходимо свойство за избор на свойства на топлопроводимост. Потребителите избират огнеупорни материали, които ще отговарят на зададените условия за топлинни загуби и температура на студената повърхност, без да превишават температурното ограничение на огнеупорните материали. Този метод на изпитване позволява тестване на топлопроводимостта на огнеупорните материали с помощта на калориметър.

Този метод на изпитване изисква голям термичен градиент и стационарни условия. Резултатите се основават на средна температура. Данните, получени от този метод на изпитване, са подходящи за приемане на спецификации и проектиране на многослойна огнеупорна конструкция. Използването на тези данни изисква отчитане на действителната среда и условия на приложение.

Изпитваната проба трябва да се състои от три обикновени тухли с размери 228 мм и шест тухли от сапунен камък с размери 228 мм x 64 мм x 57 мм, представителни за изпитвания материал. Допълнителни инструкции за подготовка на пробата и поставяне на защитната тухла са предоставени в методите за изпитване за специфични материали. Тези тухли трябва да бъдат избрани по отношение на еднородност на структурата и обемната плътност и трябва да нямат счупени ъгли или ръбове. Една тухла трябва да се използва като изпитвана проба, а две други тухли трябва да се използват като защитни тухли, по една от всяка страна на пробата.

Шест тухли от сапунен камък трябва да се поставят по краищата на изпитваната проба и защитната тухла, за да се предотврати страничното разпределение на топлината. Изпитваната проба и защитната тухла покриват площ от приблизително 456 мм x 342 мм. За изпитване могат да бъдат представени общо девет обикновени тухли с диаметър 228 мм, шест от които са изрязани, за да се образува тухлата от сапунен камък.

При подготовката на изпитваната проба, повърхностите на три плоски тухли (228 мм x 114 мм) и повърхностите на сапунената тухла (228 мм x 57 мм) трябва да бъдат шлифовани наравно и успоредни, с дебелина не повече от 60,3 мм. Дебелината не трябва да надвишава 76 мм и не по-малка от 51 мм. Контактните ръбове трябва да бъдат шлифовани наравно и под прав ъгъл спрямо повърхността на тухлата и повърхността на сапунената тухла.

Изпитваната проба се суши в продължение на 12 часа при температура от 105°C до 110°C. В края на този период обемната плътност се определя в паундове на кубичен фут (или килограми на кубичен метър) в съответствие с ASTM C134. Измерванията на дебелината обаче се извършват в съответствие с тези методи.

При извършване на изпитвания се използват процедури за изпитване на специфични видове огнеупорни материали, описани в следните методи за изпитване: стандарти ASTM C182, ASTM C202, ASTM C417 и ASTM C767.

По време на теста се записват следните данни:

  • Линейни размери на изпитваната проба
  • Разстоянието между термодвойните връзки на изпитваната проба
  • Три комплекта температурни показания, измерени с термодвойки върху тестовата проба
  • Средната температура между всяка термодвойка в тестовата проба, изчислена от записаните температури
  • Средно повишаване на температурата на водата, преминаваща през калориметъра
  • Среден дебит на водата, преминаваща през калориметъра
  • Топлинен поток през изпитваната проба на единица площ

Изчисленията се извършват съгласно формулата, дадена в стандарта.

Докладът, който ще бъде изготвен, трябва да включва следната информация:

  • Име на марката или друга идентифицираща информация
  • Обемна плътност на сухата тестова проба
  • Общо описание на изпитвания образец преди и след изпитването по отношение на възможните структурни промени, които могат да възникнат при излагане на температури в нагревателната камера.
  • Данни за топлопроводимост, изчислени в съответствие с този стандарт при средните температури, регистрирани по време на 2-часовия период на задържане в случай на постоянен топлинен поток и отчетени при средната стойност на двете температури, използвани в изчислението.
  • Крива, показваща действителните стойности на топлопроводимостта, получени спрямо средните температури.

При поискване, записаните данни трябва да бъдат включени в доклада.

Накратко, ASTM C201 предоставя прецизен метод за определяне на топлопроводимостта на огнеупорни материали при контролирани условия. Това свойство е от решаващо значение за приложения във високотемпературни среди, като пещи, фурни, инсинератори и реактори. Основната цел на този стандарт е да измери топлопроводимостта на плътни и изолационни огнеупорни материали. Топлопроводимостта е ключов параметър при определяне на топлопреминаването на огнеупорния материал. По-ниската топлопроводимост показва по-добра изолация, което спомага за повишаване на енергийната ефективност и намаляване на топлинните загуби.

Стандартът ASTM C201 се прилага за:

  • Плътно оформени огнеупорни материали (напр. огнеупорни тухли, леярски материали)
  • Изолационни огнеупорни материали (напр. леки тухли)
  • Монолитни огнеупорни материали
  • Предварително формовани огнеупорни продукти с различни геометрии и състави

Тестването обикновено се провежда при повишени температури (от стайна температура до приблизително 1650 градуса по Целзий), за да се симулират условия на реални приложения.

Методът за изпитване ASTM C201 обикновено включва следните стъпки:

  • Подготовка за изпитване: Проба се поставя в пещ, където е подложена на контролиран температурен градиент. Пробата трябва да е с достатъчен размер, за да се поддържа представителна тестова площ.
  • Измерване на температурата: Върху изпитваното тяло се поставя платинен съпротивителен термометър, за да се измери температурният градиент. Този термометър предлага висока точност и стабилност в широк температурен диапазон.
  • Подаване на топлина: Известно количество електрическа енергия се пропуска през нагревател, вграден в или поставен близо до пробата.
  • Събиране на данни и изчисление: Полученият температурен профил и вложената мощност се използват за изчисляване на топлопроводимостта на материала.

Този стандарт е важен поради следните причини:

  • Проектиране и инженерство: Помага на инженерите да изберат подходящи материали за приложения с висока температура.
  • Енергийна ефективност: Помага за разработването на енергийно ефективни топлинни системи чрез идентифициране на материали с оптимални изолационни свойства.
  • Контрол на качеството: Позволява на производителите да проверят свойствата на материалите и да осигурят съответствие с проектните спецификации по време на производството.
  • Научноизследователска и развойна дейност: Предоставя ценни данни за разработване на нови огнеупорни материали и подобряване на съществуващите.

Ограниченията на този метод са:

  • Този метод е най-подходящ за хомогенни материали и може да не даде точни резултати за материали с висока порьозност или нехомогенен състав.
  • Пробите трябва да са достатъчно големи, за да поберат температурните сензори и нагревателя, което не винаги е практично.

Нашата организация, която от години подкрепя бизнеса във всички сектори чрез широк спектър от дейности по тестване, измерване, анализ и оценка, разполага със силен екип от служители, които следят отблизо световните развития в науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенстват. В този контекст, ние също така предоставяме услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM C201 Стандартен метод за изпитване на топлопроводимост на огнеупорни материали“.

WhatsApp