Norma „ASTM C177-19 Standardowa metoda badania ustalonego strumienia ciepła i przewodności cieplnej za pomocą aparatu z osłoniętą płytą grzejną” opracowana przez Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów (ASTM) opisuje kryteria laboratoryjnego pomiaru ustalonego strumienia ciepła przez płaskie, jednorodne próbki w kontakcie z równoległymi granicami, których powierzchnie utrzymywane są w stałej temperaturze.
Aparatura badawcza zaprojektowana w tym celu jest znana jako aparat z osłoniętą płytą grzejną i jest metodą pierwotną (lub absolutną). Niniejsza metoda badawcza jest porównywalna, choć nie identyczna, z metodą badawczą określoną w normie ISO 8302.
Niniejsza metoda badawcza ustala ogólne wymagania projektowe niezbędne do wytworzenia i eksploatacji zadowalającego urządzenia z osłoniętą płytą grzejną. Obejmuje szeroki zakres struktur urządzeń, warunków testowych i warunków pracy. Nie udostępniono szczegółowych projektów odpowiednich dla tej metody testowej; należy je opracować, uwzględniając ograniczenia narzucone przez ogólne wymagania. Przykłady narzędzi analitycznych, koncepcji i procedur wykorzystywanych przy projektowaniu, konstruowaniu, kalibracji i obsłudze urządzeń z osłoniętą płytą grzejną znajdują się w normie (Zasoby).
Niniejsza metoda testowa obejmuje zarówno jednostronny, jak i dwustronny tryb pomiaru. Dozwolone są zarówno konstrukcje z ekranowaną płytą grzejną rozproszoną, jak i zasilaną przewodowo. Aby uzyskać więcej szczegółów na temat konstrukcji tych grzejników, użytkownik powinien zapoznać się z normami ASTM C1044 i ASTM C1043.
Urządzenie z płytą grzejną osłoniętą może pracować z pionowym lub poziomym przepływem ciepła. Należy jednak pamiętać, że jeśli w próbkach będzie występował przepływ ciepła konwekcyjnego, wyniki testów uzyskane w obu orientacjach mogą się różnić.
Mimo że nie można podać górnego limitu wartości przewodności próbki, jaką można zmierzyć na chronionej płycie grzejnej, ze względów praktycznych przewodność próbki powinna być mniejsza od wartości podanej w normie.
Tę metodę badawczą można stosować do pomiaru szerokiego zakresu próbek, od ciał stałych nieprzezroczystych do materiałów porowatych lub przezroczystych, oraz do szerokiego zakresu warunków środowiskowych, w tym do pomiarów w ekstremalnych temperaturach oraz przy różnych gazach i ciśnieniach.
Niejednorodności prostopadłe do kierunku przepływu ciepła, na przykład struktury warstwowe, można skutecznie oceniać za pomocą tej metody badawczej. Jednakże badanie próbek cechujących się niejednorodnościami w kierunku przepływu ciepła, np. w przypadku systemu izolacji z mostkami termicznymi, może dawać wyniki zależne od miejsca i nie powinno być przeprowadzane przy użyciu tego typu urządzenia. Do testowania tych systemów obowiązuje norma ASTM C1363.
Obliczenia właściwości przewodzenia ciepła na podstawie pomiarów wykonanych tą metodą należy wykonywać zgodnie z normą ASTM C1045.
Aby zagwarantować oczekiwany poziom precyzji i dokładności, osoby stosujące tę normę muszą posiadać wiedzę na temat wymagań dotyczących pomiarów cieplnych i praktyk badawczych oraz praktycznego zastosowania teorii wymiany ciepła w odniesieniu do materiałów i systemów izolacji termicznej. Aby mieć pewność, że testy są zgodne z tą metodą, dla każdego urządzenia muszą być dostępne szczegółowe procedury operacyjne, obejmujące schematy projektowe i rysunki elektryczne. Ponadto należy sprawdzić dokładność zautomatyzowanych systemów zbierania i przetwarzania danych podłączonych do urządzenia. Można tego dokonać, wprowadzając do programów komputerowych zestawy danych powiązanych z kalibracją i znanymi wynikami.
Taka metoda testowa nie umożliwia określenia szczegółów projektowych i konstrukcyjnych oraz procedur obejmujących wszystkie ewentualności. Byłoby to trudne do wykonania dla osoby nieposiadającej technicznej wiedzy z zakresu teorii przepływu ciepła, pomiarów temperatury i ogólnych praktyk testowych. Użytkownik może również uznać za konieczne, aby był projektantem lub producentem, lub jednym i drugim, podczas naprawy lub wymiany urządzenia, gdzie wymagania dotyczące podstawowej wiedzy i ostrożnej techniki eksperymentalnej są większe. Standaryzacja tej metody badawczej nie ma na celu w żaden sposób ograniczać przyszłego rozwoju nowych lub udoskonalonych urządzeń lub procedur.
Niniejsza metoda testowania nie określa wszystkich szczegółów niezbędnych do działania urządzenia. Decyzje dotyczące pobierania próbek, wyboru próbek, wstępnego kondycjonowania, montażu i pozycjonowania próbek, wyboru warunków testowych oraz oceny danych testowych muszą być podejmowane zgodnie z obowiązującymi metodami testowymi, wytycznymi, praktykami lub specyfikacjami produktów lub przepisami regulacyjnymi ASTM. W przypadku braku stosownej normy należy posłużyć się uzasadnioną oceną inżynierską, odzwierciedlającą przyjęte zasady wymiany ciepła, i udokumentować ją.
Ta metoda badawcza umożliwia zastosowanie szerokiego zakresu konstrukcji i dokładności przyrządów, aby spełnić wymagania konkretnych problemów pomiarowych. Zgodność z tą metodą testową wymaga podania niepewności każdej zmiennej podanej w raporcie.
Rysunek podany w normie przedstawia główne komponenty idealnego systemu: dwa izotermiczne zespoły zimnych powierzchni i osłoniętą płytę gorącą. Niektóre urządzenia mogą mieć więcej niż jednego strażnika. Osłonięta płyta grzewcza składa się z odmierzonej sekcji, termicznie odizolowanej od koncentrycznej osłony pierwotnej za pomocą określonego odstępu lub szczeliny. Niektóre urządzenia mogą mieć więcej niż jednego strażnika. Próbka testowa umieszczona jest pomiędzy tymi trzema jednostkami. W trybie pomiaru dwustronnego próbka składa się w rzeczywistości z dwóch części. W tym przypadku pomiar daje wynik będący średnią dwóch części, dlatego ważne jest, aby obie części były bardzo blisko siebie. W przypadku pomiaru jednostronnego zastosowanie ma norma ASTM C1044. W przypadku stosowania płyty grzejnej z osłoną, w której zastosowano grzałkę zasilaną przewodowo, obowiązuje norma ASTM C1043.
Osłonięta płyta grzewcza zapewnia moc (przepływ ciepła w jednostce czasu) do pomiaru i definiuje rzeczywistą objętość testową, tj. część próbki, która jest faktycznie mierzona. Funkcją pierwotnej osłony urządzenia z płytą grzejną i wszelkich dodatkowych osłon współpłaszczyznowych, jeżeli są obecne, jest zapewnienie odpowiednich warunków termicznych w objętości testowej w celu ograniczenia bocznego przepływu ciepła w urządzeniu. Idealne warunki pokazano na rysunku za pomocą konfiguracji powierzchni izotermicznych i linii stałego przepływu ciepła w próbce.
Odchylenia od konfiguracji idealnej spowodowane są: niejednorodnością próbki, różnicami temperatur między mierzonym odcinkiem a osłoną (nierównowaga szczeliny) oraz różnicami temperatur między zewnętrzną krawędzią zespołu a otaczającym go kontrolowanym środowiskiem (nierównowaga krawędzi).
Trzy urządzenia grzewcze/chłodzące służą do tworzenia izotermicznych powierzchni na powierzchniach próbek w obrębie mierzonego przekroju. Dwie powierzchnie oznaczone jako zespoły powierzchni zimnych ustawione są na tę samą temperaturę w celu umożliwienia pracy dwustronnej. W praktyce występuje pewien boczny przepływ ciepła, ponieważ płyty i próbki mają skończone wymiary, a temperatura zewnętrznego kontrolowanego środowiska jest zwykle inna niż temperatura krawędzi mierzonego przekroju. Podstawowa ochrona osłoniętej płyty grzejnej ogranicza wielkość bocznego przepływu ciepła w mierzonym przekroju. Skuteczność ochrony pierwotnej określana jest m.in. na podstawie stosunku jej wymiaru poprzecznego do rozmiaru mierzonego przekroju i do grubości próbki.
Zgodność z tą metodą badania wymaga: ustalenia ustalonych warunków i zmierzenia jednokierunkowego przepływu ciepła przez mierzony odcinek, powierzchni mierzonego odcinka, gradientu temperatury w próbce wyrażonego jako temperatura gorącej powierzchni i temperatura zimnej powierzchni (lub, co za tym idzie, temperatura między dwiema powierzchniami), grubości każdej próbki oraz równowagi ochrony między mierzonym odcinkiem a ochroną podstawową.
Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi testowe są również świadczone przedsiębiorstwom zgodnie z normą „ASTM C177-19 Standardowa metoda testowania pomiarów strumienia ciepła w stanie ustalonym oraz właściwości przewodności cieplnej za pomocą zabezpieczonego urządzenia z płytą grzejną”.
Możesz poprosić nas o wypełnienie formularza, aby umówić się na spotkanie, uzyskać bardziej szczegółowe informacje lub poprosić o ocenę.
