ASTM C177-19 Стандарден метод за тестирање за мерења на топлински флукс во стационарна состојба и својства на топлинска спроводливост со помош на апарат со заштитена топла плоча

Стандардот „ASTM C177-19 Стандарден метод за тестирање за мерења на топлински флукс и топлинска спроводливост во стационарна состојба со помош на апарат за топла плоча со заштитена заштита“ развиен од Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM) ги опишува критериумите за лабораториско мерење на топлинскиот флукс во стационарна состојба преку рамни, хомогени примероци кога се во контакт со цврсти, паралелни граници чии површини се држат на константни температури.

Апаратот за тестирање дизајниран за оваа намена е познат како апарат со заштитена врела плоча и е примарен (или апсолутен) метод. Овој метод на тестирање е споредлив, но не и идентичен со стандардниот метод на тестирање ISO 8302.

Овој метод на тестирање ги утврдува општите барања за дизајн потребни за производство и работа на задоволителен уред со заштитена жешка плоча. Опфаќа широк спектар на структури на уреди, услови за тестирање и услови за работа. Детални дизајни соодветни за овој метод на тестирање не се обезбедени, но мора да се развијат во рамките на ограничувањата на општите барања. Примери за алатки за анализа, концепти и процедури што се користат при дизајнирање, конструкција, калибрација и работа на уред со заштитена греена плоча се вклучени во стандардот (Ресурси).

Овој метод на тестирање опфаќа и еднострани и двострани режими на мерење. Дозволени се и дизајни со дистрибуирани и линиски извори со заштитени грејачи. Корисникот треба да се повика на стандардите ASTM C1044 и ASTM C1043 за повеќе детали за овие дизајни на грејачи.

Апаратот со заштитена топла плоча може да работи со вертикален или хоризонтален проток на топлина. Сепак, корисникот е предупреден дека ако се појави конвективен проток на топлина во примероците, резултатите од тестот добиени од двете ориентации може да се разликуваат.

Иако не може да се даде апсолутна горна граница за големината на спроводливоста на примерокот што може да се мери на заштитената топла плоча, од практични причини спроводливоста на примерокот треба да биде помала од вредноста дадена во стандардот.

Овој метод на тестирање е применлив за мерење на широк спектар на примероци, од непроѕирни цврсти материи до порозни или транспарентни материјали, и широк спектар на услови на животната средина, вклучувајќи мерења на екстремни температури и со различни гасови и притисоци.

Нехомогеностите нормални на насоката на проток на топлина, како што се слоевитите структури, можат успешно да се проценат со користење на овој метод на тестирање. Сепак, тестирањето на примероци со нехомогености во насоката на протокот на топлина, како што е термички премостен изолациски систем, може да даде резултати специфични за локацијата и не треба да се обидува со овој тип на уред. Стандардот ASTM C1363 е валиден за тестирање на овие системи.

Пресметката на својствата на пренос на топлина врз основа на мерењата направени со користење на овој метод треба да се направи во согласност со стандардот ASTM C1045.

За да се обезбеди очекуваното ниво на прецизност и точност, оние што го применуваат овој стандард мора да бидат запознаени со барањата за практики на мерење на топлина и тестирање и со практичната примена на теоријата за пренос на топлина во однос на материјалите и системите за топлинска изолација. Детални оперативни процедури, вклучувајќи дијаграми за дизајн и електрични цртежи, мора да бидат достапни за секој уред за да се осигури дека тестовите се во согласност со овој метод на тестирање. Дополнително, системите за автоматско собирање и обработка на податоци поврзани со уредот треба да бидат потврдени за нивната точност. Ова може да се направи со внесување на сетови податоци поврзани со калибрацијата и познатите резултати во компјутерски програми.

Непрактично е таков метод на тестирање да ги специфицира деталите и процедурите за дизајн и конструкција за да ги опфати сите непредвидени ситуации, што би било тешко за лице без техничко познавање на теоријата на проток на топлина, мерењата на температурата и општите практики на тестирање. Корисникот може да смета дека е потребно да биде дизајнер или производител, или и двете, при поправка или замена на уредот, каде што барањата за фундаментално разбирање и внимателна експериментална техника се поголеми. Стандардизацијата на овој метод на тестирање нема намера на кој било начин да го ограничи идниот развој на нови или подобрени уреди или процедури.

Овој метод на тестирање не ги специфицира сите детали потребни за работата на уредот. Одлуките во врска со земањето примероци, изборот на примероци, претходната подготовка, монтирањето и позиционирањето на примероците, изборот на услови за тестирање и евалуацијата на податоците од тестирањето мора да ги следат применливите методи за тестирање, упатства, практики или спецификации на производи или регулаторни прописи на ASTM. Доколку не е достапен применлив стандард, треба да се користи и документира здрава инженерска проценка што ги одразува прифатените принципи за пренос на топлина.

Овој метод на тестирање овозможува користење на широк спектар на дизајни на инструменти и точности на дизајнот за да се задоволат барањата на специфични мерни проблеми. Усогласеноста со овој метод на тестирање бара изјава за неизвесноста на секоја променлива наведена во извештајот.

Сликата дадена во стандардот ги прикажува главните компоненти на идеализираниот систем: два изотермни склопови со ладна површина и заштитена топла плоча. Можно е некои уреди да имаат повеќе од еден чувар. Заштитената жешка плоча се состои од мерен дел термички изолиран од концентричниот примарен штитник со одредено одвојување или празнина. Некои уреди може да имаат повеќе од еден штитник. Тестираниот примерок е сместен помеѓу овие три единици. Во режим на двострано мерење, примерокот всушност се состои од два дела. Во овој случај, мерењето дава резултат кој е просек од двата дела и затоа е важно двата дела да бидат многу блиску еден до друг. Кога се користи едностраниот режим на мерење, се применува стандардот ASTM C1044. За употреба на заштитена грејачка плоча што вклучува употреба на грејач за водоснабдување, се применува ASTM C1043.

Заштитената топла плоча ја обезбедува моќноста (топлински проток по единица време) за мерењето и го дефинира вистинскиот тест волумен, т.е. делот од примерокот што всушност се мери. Функцијата на примарната заштита на апаратот со заштитена топла плоча и секоја дополнителна копланарна заштита, доколку е присутна, е да обезбеди соодветни термички услови во рамките на испитниот волумен за да се намали страничниот проток на топлина во апаратот. Идеализираните услови се прикажани на сликата со конфигурацијата на изотермните површини и линиите на константен проток на топлина во примерокот.

Отстапувањата од идеализираната конфигурација се предизвикани од: нехомогеност на примерокот, температурни разлики помеѓу измерениот дел и заштитниот елемент (дисбаланс на јазот) и температурни разлики помеѓу надворешниот раб на склопот и околната контролирана средина (дисбаланс на рабовите).

Три уреди за греење/ладење се дизајнирани да создадат изотермни површини на површините на примероците во рамките на измерениот пресек. Двете површини означени како склопови на ладни површини се поставени на иста температура за двостран режим на работа. Во пракса, се јавува одреден страничен проток на топлина бидејќи плочите и примероците се со конечна големина, а надворешната контролирана средина обично е на различна температура од работ на измерениот дел. Примарната заштита за заштитената топла плоча ја ограничува големината на страничниот проток на топлина во измерениот пресек. Ефективноста на примарната заштита делумно се определува од односот на нејзината странична димензија со големината на измерениот пресек и со дебелината на примерокот.

Усогласеноста со овој метод на тестирање бара: воспоставување услови на стационарна состојба и мерење на еднонасочниот проток на топлина низ измерениот дел, површината на измерениот дел, температурниот градиент низ примерокот во однос на температурата на топлата површина и температурата на ладната површина (или еквивалентно, температурата помеѓу двете површини), дебелината на секој примерок и рамнотежата на заштитата помеѓу измерениот дел и примарната заштита.

Нашата организација, која со години се обидува да ги поддржи бизнисите од секој сектор со широк спектар на студии за тестирање, мерење, анализа и евалуација што ги спроведува, има силен персонал кој внимателно ги следи случувањата во светот во областа на науката и технологијата и постојано се подобрува. Во овој контекст, услугите за тестирање се обезбедуваат и за бизнисите во согласност со стандардот „ASTM C177-19 Стандарден метод за тестирање за мерења на топлински флукс во стационарна состојба и својства на топлинска спроводливост со помош на заштитен апарат за топла плоча“.