ASTM E2584 Стандардна практика за топлинска спроводливост на материјали со употреба на калориметрија на топлински капацитет (Slug)

Стандардната практика ASTM E2584 за топлинска спроводливост на материјали со калориметрија на топлински капацитет (Slug), развиена од Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM) , опишува метод за одредување на очигледната топлинска спроводливост и топлинска дифузија на материјалите. Ова се однесува на цврсти материјали со очигледна топлинска спроводливост што се движи од приближно 0,02 до 20 W/(m·K) во приближен температурен опсег од 300 K до 1100 K при употреба на калориметрија на slug од не'рѓосувачки челик 304 и термопарови K, и до 1600 K при употреба на калориметрија на slug од алумина и термопарови PtRh.

Иако примената треба да биде применлива и за одредување на топлинската спроводливост и топлинската дифузија на нереактивни материјали, се покажа дека е особено корисна при тестирање на огноотпорни материјали кои се и реактивни и претрпуваат значителни димензионални промени за време на изложеност на висока температура.

Оваа апликација е корисна за тестирање на материјали воопшто, вклучувајќи композити и повеќеслојни типови. Особено е корисна за материјали кои претрпуваат значајни реакции, локални димензионални промени или и двете за време на изложеност на високи температури и затоа се тешки за евалуација со користење на постојните стандардни методи за тестирање како што е ASTM C1113.

Спроведувањето на тестот во повеќе циклуси на загревање/ладење овозможува да се процени влијанието на реакциите, промените на фазите и преносот на маса на реакциските гасови (на пр., пареа) врз термичките перформанси. Се покажа дека оваа практика е особено применлива за тестирање на материјали отпорни на пожар.

За целите на овој стандард, се применуваат следните термини и дефиниции:

• Топлинската спроводливост ја изразува временската брзина на проток на топлина низ единица површина по единица температурен градиент во насока нормална на површината, под стабилни услови.
• Привидна топлинска спроводливост: Кога покрај топлинската спроводливост низ материјалот се присутни и други начини на пренос на топлина (и пренос на маса), резултатите од мерењата извршени според оваа практика треба да ја претставуваат привидната или ефективната топлинска спроводливост за тестираниот материјал.

Во принцип, ингот направен од термички спроводлив метал способен да издржи високи температури е опкружен со друг материјал (примерок) со униформна дебелина чија топлинска спроводливост е значително пониска од онаа на инготот. Кога надворешната површина на овој склоп е изложена на температура повисока од онаа на инготот, топлината поминува низ надворешниот слој, предизвикувајќи зголемување на температурата во самата ингота. Зголемувањето на температурата на инготот се контролира со количината и брзината на топлината што се пренесува на неговата површина (флукс), нејзината маса и неговиот специфичен топлински капацитет. Знаејќи ги овие својства, брзината на зголемување на температурата на инготот е директно пропорционална на топлинскиот флукс што влегува во него. Затоа, под овие услови, инготот станува уред за мерење на флукс.

Од овој измерен флукс и топлинскиот градиент низ надворешниот (примерок) слој, може да се пресмета очигледната топлинска спроводливост на примерокот. Кога изворот на топлина ќе се отстрани, насоката на протокот на топлина се менува за време на природното ладење. Повторно, од измерениот флукс и топлинскиот градиент, може да се пресмета очигледната топлинска спроводливост.

Идеалниот модел опишан погоре се базира на проток на топлина нормален на примерокот и секогаш минува низ него. Отстапувања од идеалот може да се појават поради:

• Неправилност на дебелината на надворешниот слој
• Нехомогеност на надворешниот слој (хемиска или микроструктурна)
• Патеки на интерференција низ пукнатини, празнини или други механички создадени патеки
• Паразитски патеки низ жици, обвивки (термопарови) кои се неизбежни делови од практичниот аранжман.
• Одвојување на примерокот од површината на голтката (формирање на празнина).

Корисникот на овој метод треба да биде свесен дека контактниот отпор помеѓу примероците и инготот не е секогаш занемарлив, а во некои случаи дури може да биде и значаен, што евентуално ќе стане најзначајниот извор на неизвесност при мерењето. Сепак, за порозни материјали со мала густина, генерално е утврдено дека контактниот отпор помеѓу примероците и инготот може да се занемари.

Овој метод е погоден за многу можни геометриски конфигурации:

• За изолација на цевките треба да се користи цилиндрична ингота. Крајните површини треба да бидат блокирани со изолација.
• За рамни лимови (изолациски плочи, рефус материјали), правоаголната ингота се смета за најпрактична, во која примерокот од материјалот опфаќа:
  • Двете главни страни на плочката со силно изолирани рабови.
  • Едната голема површина на табла, чија друга површина и рабови се силно изолирани.

Накратко, ASTM E2584 ги опишува најдобрите практики и методологии за намалување на ризиците од пожар кај фотоволтаичните (PV) панели и придружните системи. Овој стандард игра клучна улога во обезбедувањето безбедно распоредување и работа на системите за сончева енергија, особено во станбени, комерцијални и индустриски средини. Примарната цел на овој стандард е да обезбеди насоки за минимизирање на опасностите од пожар во PV системите. Бидејќи технологијата за сончева енергија продолжува да се шири глобално, осигурувањето дека овие системи не претставуваат ризик од пожар стана критична безбедносна грижа. Овој стандард:

• Идентификува потенцијални опасности од пожар поврзани со фотоволтаични системи
• Препорачува практики за дизајнирање, инсталација, инспекција и одржување
• Промовира стратегии за спречување на пожари во текот на целиот животен циклус на фотоволтаичните панели

ASTM E2584 е стандард за примена, што значи дека обезбедува водич, а не специфичен метод на тестирање. Овој стандард опфаќа:

• Идентификација на компоненти и конфигурации кои можат да бидат подложни на палење
• Разгледување на електрични дефекти, термички жаришта и деградација на изолацијата
• Однесување на материјалите што се користат во фотоволтаичните модули и потпорните конструкции во однос на пожар
• Потребни услови за инспекција и одржување за намалување на ризикот

Со зголемената употреба на сончева енергија, ризикот од електрични пожари поради лоша инсталација, дефект на компонентите или фактори на животната средина станува значаен. Во овој поглед, ASTM E2584 поддржува:

• Потребни услови за осигурување и стратегии за управување со ризик
• Усогласеност со локалните градежни прописи и противпожарните прописи
• Зголемена сигурност на системот и безбедност на корисниците

Клучните елементи за овој стандард вклучуваат:

• Избор на компоненти: Ја нагласува важноста на изборот на материјали отпорни на пожар и сертифицирани компоненти (на пр. модули што се во согласност со UL 1703).
• Дизајн и распоред на системот: Промовира распореди што го ограничуваат ширењето на пожарот, обезбедуваат лесен пристап за пожарникарите и изолираат компоненти со висок напон.
• Најдобри практики за инсталација: Се препорачуваат правилно заземјување, безбедно поврзување и јасна документација за да се спречат електрични дефекти.
• Инспекција и одржување: Потребни се редовни визуелни инспекции и термичко снимање за откривање на жаришта или дефекти на изолацијата.
• Интеграција на итни одговори: Препорачува јасно етикетирање, процедури за исклучување и соработка со локалниот персонал за противпожарна безбедност.

На крајот на краиштата, овој стандард помага да се обезбеди дека соларните инсталации се не само енергетски ефикасни, туку и безбедни. Тој значително ги намалува ризиците поврзани со пожари низ целиот спектар, заштитувајќи го имотот, инфраструктурата и животите.

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 ASTM E2584 Стандардна пракса за топлинска спроводливост на материјали со употреба на калориметри на термички капацитет (Slug).