ASTM C201 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на огноотпорни материјали

Стандардниот метод за тестирање на топлинска спроводливост на огноотпорни материјали ASTM C201, развиен од Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM) , опишува метод за тестирање за одредување на компаративната топлинска спроводливост на огноотпорни материјали под стандардни услови за тестирање. Овој метод на тестирање е дизајниран за огноотпорни материјали со фактор на спроводливост што не надминува 28,8 W/m·K и дебелина од 25 mm.

Други детални ASTM методи за тестирање што треба да се користат заедно со овој метод на тестирање при тестирање на специфични видови огноотпорни материјали се:

• ASTM C182 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на изолациона огноотпорна тула
• ASTM C202 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на огноотпорни тули
• ASTM C417 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на непечени монолитни огноотпорни материјали
• ASTM C767 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на јаглеродни огноотпорни материјали

Топлинската спроводливост на огноотпорните материјали е неопходно својство за избор на својства на топлинска спроводливост. Корисниците избираат огноотпорни материјали кои ќе ги исполнат специфичните услови за загуба на топлина и температура на студената површина без да го надминат ограничувањето на температурата на огноотпорниот материјал. Овој метод на тестирање овозможува тестирање на топлинската спроводливост на огноотпорните материјали со помош на калориметар.

Овој метод на тестирање бара голем термички градиент и услови на стабилна состојба. Резултатите се базираат на просечна температура. Податоците добиени од овој метод на тестирање се погодни за прифаќање на спецификациите и дизајнирање на повеќеслојни огноотпорни конструкции. Употребата на овие податоци бара земање предвид на реалната средина и услови на примена.

Тест примерокот треба да се состои од три обични тули од 228 mm и шест тули од сапуница од 228 mm x 64 mm x 57 mm, репрезентативни за материјалот што се тестира. Дополнителни упатства за подготовка на примерокот и поставување на заштитната тула се дадени во методите за тестирање за специфични материјали. Овие тули треба да се изберат според униформноста на структурата и густината на волуменот и треба да бидат без скршени агли или рабови. Една тула треба да се користи како тест примерок, а две други тули треба да се користат како заштитни тули, по една од секоја страна на примерокот.

Шест тули од сапуница треба да се постават по должината на рабовите на примерокот за тестирање и заштитната тула за да се спречи топлината да тече странично. Примерокот за тестирање и заштитната тула покриваат површина од приближно 456 mm x 342 mm. Вкупно девет обични тули од 228 mm можат да се достават за тестирање, од кои шест се исечени за да се формира тулата од сапуница.

При подготовка на примерокот за тестирање, површините на три рамни тули (228 mm x 114 mm) и површините на сапунската тула (228 mm x 57 mm) треба да бидат изшмирглани во рамна положба и паралелни, со дебелина не поголема од 60,3 mm. Дебелината не треба да надминува 76 mm и не помалку од 51 mm. Контактните рабови треба да бидат изшмирглани во рамна положба и под прав агол во однос на површината на тулата и површината на сапунската тула.

Тест примерокот треба да се суши 12 часа на температура од 105°C до 110°C. На крајот од овој период, густината на волуменот треба да се определи во фунти на кубен метар (или килограми на кубен метар) во согласност со ASTM C134. Сепак, мерењата на дебелината треба да се вршат во согласност со овие методи.

При вршење на тестирање, се користат процедури за тестирање на специфични типови на огноотпорни материјали опишани во следните методи на тестирање: стандарди ASTM C182, ASTM C202, ASTM C417 и ASTM C767.

За време на тестот, се евидентираат следниве податоци:

• Линеарни димензии на примерокот за тестирање
• Растојанието помеѓу термопарните врски на примерокот за тестирање
• Три сета на температурни мерења мерени со термопарови на примерокот за тестирање
• Просечната температура помеѓу секој термопар во примерокот за тестирање, пресметана од снимените температури
• Просечно зголемување на температурата на водата што тече низ калориметарот
• Просечна брзина на проток на вода што минува низ калориметарот
• Брзина на проток на топлина низ примерокот за тестирање по единица површина

Пресметките се прават според формулата дадена во стандардот.

Извештајот што треба да се подготви треба да ги содржи следните информации:

• Име на бренд или други информации за идентификација
• Густина на вкупен волумен на исушениот тест примерок
• Општ опис на примерокот за тестирање пред и по тестот во однос на можните структурни промени што можат да се појават кога се изложени на температурите на грејната комора.
• Податоци за топлинска спроводливост пресметани во согласност со овој стандард при просечни температури регистрирани во текот на 2-часовниот период на задржување во случај на константен проток на топлина и пријавени како просек од двете температури што се користат во пресметката.
• Крива што ги прикажува вистинските вредности на топлинска спроводливост добиени во однос на просечните температури.

Кога ќе се побара, снимените податоци треба да бидат вклучени во извештајот.

Накратко, ASTM C201 обезбедува прецизен метод за одредување на топлинската спроводливост на огноотпорните материјали под контролирани услови. Ова својство е клучно за апликации во средини со висока температура како што се печки, печки, инсинератори и реактори. Примарната цел на овој стандард е да се измери топлинската спроводливост на густи и изолациски огноотпорни материјали. Топлинската спроводливост е клучен параметар во одредувањето на перформансите на пренос на топлина на огноотпорниот материјал. Пониската топлинска спроводливост укажува на подобра изолација, што помага да се зголеми енергетската ефикасност и да се намали загубата на топлина.

Стандардот ASTM C201 се однесува на:

• Густо обликувани огноотпорни материјали (на пр. огноотпорни тули, леани материјали)
• Изолациски огноотпорни материјали (на пр. лесни тули)
• Монолитни огноотпорни материјали
• Претходно обликувани огноотпорни производи со различни геометрии и состави

Тестирањето обично се спроведува на покачени температури (од собна температура до приближно 1650 степени Целзиусови) за да се симулираат услови на примена во реалниот свет.

Методот за тестирање ASTM C201 генерално ги вклучува следните чекори:

• Поставување на тестот: Примерокот се става во рерна каде што е подложен на контролиран температурен градиент. Примерокот треба да биде со доволна големина за да се одржи репрезентативна површина за тестирање.
• Мерење на температурата: На тест парчето се поставува платински отпорен термометар за мерење на температурниот градиент. Овој термометар нуди висока точност и стабилност во широк температурен опсег.
• Влез на топлина: Позната количина на електрична енергија се пренесува низ грејач вграден во или поставен во близина на примерокот.
• Собирање податоци и пресметка: Добиениот температурен профил и влезната моќност се користат за пресметување на топлинската спроводливост на материјалот.

Овој стандард е важен од следниве причини:

• Дизајн и инженерство: Им помага на инженерите да изберат соодветни материјали за апликации на високи температури.
• Енергетска ефикасност: Помага во развојот на енергетски ефикасни термички системи преку идентификување на материјали со оптимални изолациски својства.
• Контрола на квалитет: Им овозможува на производителите да ги потврдат својствата на материјалите и да обезбедат усогласеност со спецификациите за дизајн за време на производството.
• Истражување и развој: Обезбедува вредни податоци за развој на нови огноотпорни материјали и подобрување на постојните.

Ограничувањата на овој метод се:

• Овој метод е најсоодветен за хомогени материјали и може да не даде точни резултати за материјали со висока порозност или нехомоген состав.
• Примероците мора да бидат доволно големи за да ги сместат температурните сензори и грејачот, што можеби не е секогаш практично.

Нашата организација, која со години ги поддржува бизнисите во сите сектори преку широк спектар на активности за тестирање, мерење, анализа и евалуација, има силен тим на вработени кои внимателно ги следат глобалните случувања во науката и технологијата и постојано се подобруваат. Во овој контекст, ние исто така нудиме услуги за тестирање во согласност со стандардот „ASTM C201 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на огноотпорни материјали“.