استاندارد «ASTM D5334-22 روش آزمون استاندارد برای تعیین رسانایی حرارتی خاک و سنگ با استفاده از روش پروب سوزنی حرارتی» که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) منتشر شده است، یک روش آزمون برای تعیین رسانایی حرارتی خاک و سنگ با استفاده از روش گرمای گذرا را شرح می‌دهد. این روش آزمایش هم برای نمونه‌های خاک و سنگ دست‌نخورده و هم برای نمونه‌های خاک بازسازی‌شده قابل استفاده است و در آزمایشگاه و در محل مؤثر است. این روش آزمایش برای مواد همگن مناسب‌ترین است، اما می‌تواند یک مقدار میانگین معرف برای مواد ناهمگن نیز ارائه دهد.
این روش آزمایش را می‌توان برای مواد خشک، غیراشباع یا اشباع‌شده که می‌توانند سوراخی برای حسگر در خود جای دهند، اعمال کرد. پروب سوزنی حرارتی بسته به سازگاری ساختار آن با دماهای بسیار بالا، در دماهای بین ۰ تا ۱۰۰ درجه معتبر است. با این حال، باید مراقب بود تا از خطاهای جدی ناشی از موارد زیر جلوگیری شود:
تمام مقادیر مشاهده شده و محاسبه شده باید با ارقام معنی دار و دستورالعمل های گرد کردن مشخص شده در ASTM D6026 مطابقت داشته باشند. رویه‌های مورد استفاده در این استاندارد برای مشخص کردن نحوه جمع‌آوری، ثبت یا محاسبه داده‌ها، استانداردهای صنعتی محسوب می‌شوند. همچنین معمولاً ارقام قابل توجهی را نشان می‌دهد که باید ذخیره شوند. رویه‌های مورد استفاده هیچ تغییر اساسی، هدف از به دست آوردن داده‌ها، مطالعات با اهداف خاص یا هرگونه ملاحظات مربوط به اهداف کاربر را در نظر نمی‌گیرند و رویه معمول این است که ارقام معنی‌دار داده‌های گزارش شده متناسب با این ملاحظات افزایش یا کاهش یابد. بررسی ارقام معنی‌دار مورد استفاده در روش‌های تحلیلی برای طراحی مهندسی، فراتر از محدوده این استاندارد است.
این روش آزمایش همچنین برای تعیین رسانایی حرارتی مواد متخلخل مهندسی مختلف با منشأ زمین‌شناسی، از جمله بتن، خاکریز حرارتی سیال و ملات حرارتی، کاربرد دارد و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای اهداف این استاندارد، علاوه بر اصطلاحات و تعاریف ارائه شده در ASTM D653، تعاریف زیر نیز اعمال می‌شود:
رسانایی حرارتی با استفاده از نوعی روش آزمایش منبع خطی با استفاده از یک پروب سوزنی با نسبت طول به قطر زیاد برای شبیه‌سازی شرایط یک منبع گرمایش بی‌نهایت بلند و بی‌نهایت نازک تعیین می‌شود. این پروب از یک عنصر گرمایشی و یک عنصر اندازه‌گیری دما تشکیل شده و در نمونه قرار می‌گیرد. جریان و ولتاژ مشخصی برای مدت زمان مشخصی به عنصر گرمایشی پروب اعمال می‌شود و افزایش دما ثبت می‌گردد. افت دما با گذشت زمان پس از توقف گرمایش نیز می‌تواند در تحلیل لحاظ شود. رسانایی گرمایی از تجزیه و تحلیل داده‌های سری زمانی دما در طول چرخه گرمایش و به صورت اختیاری چرخه سرمایش با مقایسه آن با یک منحنی نظری با استفاده از تکنیک وارونگی حداقل مربعات غیرخطی به دست می‌آید.
رسانایی حرارتی نمونه‌های خاک دست‌نخورده، نمونه‌های خاک بازسازی‌شده و نمونه‌های سنگ برای تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم‌هایی مانند خطوط انتقال زیرزمینی، خطوط لوله نفت و گاز، دفع زباله‌های رادیواکتیو، کاربردهای زمین‌گرمایی و تأسیسات ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی استفاده می‌شود. اندازه‌گیری‌ها می‌توانند در محل انجام شوند یا نمونه‌ها در آزمایشگاه آزمایش شوند.
هنگام انجام آزمایش، جرم نمونه با دقت 0,01 گرم تنظیم و ثبت می‌شود. طول و قطر نمونه روی 0,1 میلی‌متر تنظیم و ثبت می‌شود. حداقل سه اندازه‌گیری طول در فواصل ۱۲۰ درجه و حداقل سه اندازه‌گیری قطر در نقاط یک‌چهارم ارتفاع انجام می‌شود. طول و قطر متوسط نمونه تعیین می‌شود. پروب سوزنی حرارتی با فشار دادن پروب به داخل نمونه، در راستای محور نمونه قرار می‌گیرد. اگر نمونه متراکم باشد، سوزن در سوراخی که از قبل حفر شده و عمق آن برابر با طول پروب است، قرار داده می‌شود. لازم است اطمینان حاصل شود که شفت پروب حرارتی کاملاً در نمونه فرو رفته و تا حدی در معرض دید قرار نگرفته است.
اگر نیاز به ایجاد سوراخ در نمونه باشد، سوراخ پس از اندازه‌گیری جرم ایجاد می‌شود. قطر سوراخ باید برابر با قطر سوزن باشد تا از محکم قرار گرفتن آن اطمینان حاصل شود. برای اطمینان از تماس حرارتی بهتر بین نمونه و پروب، پروب را می‌توان با یک لایه نازک از گریس حرارتی پوشش داد. می‌توان از وسیله‌ای مانند دریل پرس برای ایجاد سوراخ و قرار دادن پروب در یک خط مستقیم استفاده کرد که باعث افزایش تماس بین نمونه و پروب و کاهش فواصل می‌شود. نمونه در دمای آزمایش انتخاب شده ثابت می‌شود و به پروب اجازه داده می‌شود تا درون نمونه به تعادل برسد. پایداری و تعادل را می‌توان با مشاهده دما در یک دوره زمانی تخمین زد. سیم گرمایشی پروب حرارتی به یک منبع جریان ثابت متصل است.
انتهای المنت اندازه‌گیری دما به واحد قرائت متصل هستند. یک جریان ثابت مشخص به سیم گرمکن اعمال می‌شود. جریان و ولتاژ در سراسر بخاری در صورت نیاز برای محاسبه توان ثبت می‌شوند. در طول دوره گرمایش، مقادیر آهک و دما حداقل برای 20 تا 30 مرحله ثبت می‌شوند. منبع جریان ثابت خاموش است. اگر قرار است داده‌های خنک‌سازی در تحلیل لحاظ شوند، زمان و دما برای حداقل 20 تا 30 مرحله برای دوره‌ای معادل چرخه گرمایش ثبت می‌شوند. برای تعیین رسانایی حرارتی از روش مناسبی استفاده می‌شود. مقدار اولیه آب وزنی مطابق با روش آزمون استاندارد ASTM D2216 تعیین و ثبت می‌شود و چگالی خشک (یا وزن واحد) یک نمونه نماینده از نمونه محاسبه می‌گردد.
از لحاظ تئوری، اگر مقدار ثابتی گرما برای مدت زمان مشخصی به یک گرمکن با جرم صفر اعمال شود، پاسخ دمایی طبق فرمول ارائه شده در استاندارد محاسبه می‌شود. پس از قطع ورودی گرما، تغییر دما طبق فرمول ارائه شده در استاندارد محاسبه می‌شود.
سازمان ما که سال‌هاست با طیف گسترده‌ای از مطالعات آزمایش، اندازه‌گیری، تحلیل و ارزیابی که انجام می‌دهد، سعی در حمایت از کسب‌وکارها از هر بخشی دارد، دارای کارکنانی قوی است که از نزدیک تحولات جهان در حوزه علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً خود را بهبود می‌بخشند. در این زمینه، خدمات آزمایش نیز مطابق با استاندارد «روش آزمایش استاندارد ASTM D5334-22 برای تعیین رسانایی حرارتی خاک و سنگ با استفاده از روش پروب سوزنی حرارتی» به مشاغل ارائه می‌شود.
برای دریافت قرار ملاقات، برای دریافت اطلاعات دقیق تر و یا درخواست ارزیابی، می توانید از ما بخواهید فرم ما را پر کند و به شما برسد.
