Метод испытания теплопроводности

Новая энергетическая автомобильная промышленность, применение теплопроводных материалов более распространено. Коэффициент теплопроводности является одним из важных параметров, характеризующих характеристики теплопроводного материала, плюсы и минусы, а также является техническим показателем, который больше всего беспокоит пользователей.

Коэффициент теплопроводности определяется как: в условиях стабильной теплопередачи, материал толщиной 1 м, разница температур с обеих сторон поверхности составляет 1 градус (К, °С), в течение 1 секунды (1 с), тепло, передаваемое через площадь 1 квадратного метра, в единицах Вт / м · градус (W / (m · K), здесь K может быть заменен °C).

Коэффициент теплопроводности материала связан не только с типом материала, но и с его микроструктурой, содержанием наполнителя и т. Д. В научных экспериментах и инженерном проектировании коэффициент теплопроводности используемого материала должен быть точно измерен экспериментальным методом. Методы измерения коэффициента теплопроводности разработаны до сих пор во многих областях, они имеют разные области применения, диапазон измерений, точность, точность и требования к размеру образца и т. Д., Результаты измерений одного и того же образца различными методами могут сильно различаться, поэтому выбор подходящего метода испытаний является первым.

В настоящее время метод определения коэффициента теплопроводности делится на две категории: стационарный и нестационарный, с различными принципами тестирования. В индустрии теплопроводного силикона распространенными методами испытаний являются метод стационарных тепловых пластин (эталон: ASTM D5470) и метод переходных плоских источников тепла (эталон: ISO 22007 - 2).

Эти два метода испытаний, а также используемые измерительные приборы описаны ниже.

I. ASTM D5470

Стандартный метод испытания характеристик теплопередачи тонкопроводящего твердотельного электроизоляционного материала

Этот метод основан на том, что обычно называют методом стационарного теплового потока, в соответствии с которым образец определенной толщины помещается между двумя верхними и нижними пластинами, на образец налагается определенный тепловой поток и давление, с помощью датчика теплового потока измеряется тепловой поток образца, толщина испытуемого образца, температурный градиент между тепловой пластиной / холодной пластиной, а затем получается коэффициент теплопроводности образца, полученный по прямой линии с соответствующими данными теплового сопротивления при различной толщине.

Преимущества этого метода заключаются в следующем:

① Можно проверить тепловое сопротивление и теплопроводность изделия;

② Особенно подходит для моделирования состояния продукта в реальных условиях.

Недостатками являются:

① Существуют определенные требования к толщине продукции;

② Воздействие теплового сопротивления влияет на результаты испытаний;

③ Для достижения стабильного состояния тест занимает больше времени.

схема стационарного метода тепловых пластин

Закон Фурье:

Тепловое сопротивление:

Коэффициент теплопроводности:

Используется следующее испытательное оборудование:

Прибор для испытания теплопроводности типа DRL - II (рисунок)

Испытатель теплопроводности типа DRL - III (рисунок)

измеритель теплового сопротивления и коэффициента теплопроводности интерфейсных материалов типа LW - 9389 (рисунок)

II. ИСО 22007 - 2 - 2008 Пластмассы

Определение теплопроводности и тепловой диффузии

Метод нестационарного плоского источника тепла (TPS) является наиболее удобным и точным из современных методов изучения теплопроводности материала и был улучшен методом горячей линии. Этот метод использует мгновенный тепловой плоский зонд (Hot Disk), который мы также называем методом Hot Disk. Зонд Hot Disk изготовлен из терморезистивного материала никеля, покрыт изоляционным материалом (полиамид, слюда и т. Д.), зонд с функцией самонагрева.

Принцип этого метода заключается в том, что температурный зонд с функцией самонагрева помещается в образец, и при испытании на зонд накладывается постоянная мощность нагрева, которая повышает его температуру. Коэффициент термоэлектрического сопротивления никеля - соотношение температуры и сопротивления линейно, и потеря тепла может быть известна путем понимания изменения сопротивления, что отражает теплопроводность образца. Затем измеряется соотношение между повышением температуры с течением времени на самом зонде и на сферической поверхности, находящейся на определенном расстоянии от зонда, и коэффициенты теплопроводности и тепловой диффузии образца, полученные при составлении контракта с помощью математической модели.

Зонд Hot Disk, покрытый полиамидом

Схема размещения твердых образцов Hot Disk

Преимущества этого метода заключаются в следующем:

① Может одновременно измерять теплопроводность, тепловую диффузию и теплоемкость на единицу объема;

② Широкий диапазон испытаний (0005 - 500W / m · K), высокая точность (±3%), хорошая повторяемость (±1%), короткое время измерения (однократное измерение 3 ~ 5 мин) и простота работы;

③ Тестируемых образцов много (жидкости, порошки, гели, высокомолекулярные, композитные материалы и т.д.);

④ Без воздействия контактного теплового сопротивления результаты испытаний ближе к коэффициенту теплопроводности самого материала.

Недостатком является то, что этот метод подходит для измерения теплопроводности однородных материалов и не подходит для измерения анизотропных материалов (например, графитовых пластин).

Типичным испытательным прибором является шведский теплопровод Hot Disk.

Теплопровод Hot Disk

Коэффициент теплопроводности является параметром самого материала и не зависит от размера формы. В настоящее время существует множество методов тестирования теплопроводности, но ни один из них не может быть применим ко всем продуктам и во всех случаях. Характеристики продукции, стандарты испытаний, тестовая среда и т. Д. Все это влияет на результаты теплопроводности. Коэффициенты теплопроводности материала не могут быть сопоставлены с данными, полученными с помощью различных методов испытаний. Для получения точных и значимых результатов необходимо выбрать подходящий метод тестирования для измерения.

В заключение мы прилагаем некоторые стандартные методы проверки теплопроводности, которые мы собрали:

I. Метод стабилизации

GB / T 3651 - 2008 Метод измерения высокотемпературной теплопроводности металлов

GB / T8722 - 2008 Метод определения теплопроводности графитовых материалов

GB / T 10294 - 2008 Определение стационарного теплового сопротивления изоляционных материалов и связанных с ним характеристик - метод защитной тепловой пластины

GB / T10295 - 2008 Определение стационарного теплового сопротивления изоляционных материалов и связанных с ним характеристик - метод термометра

GB / T 10296 - 2008 Определение свойств стационарной теплопередачи в адиабатическом слое - метод круглых труб

GB / T 17357 - 2008 Полевое измерение тепловых потерь на поверхности изоляционного слоя оборудования и трубопроводов - метод термометров

YBT4130 - 2005 Метод испытания теплопроводности огнеупорных материалов

ASTM C177 - 10 Стандартный метод испытаний для определения характеристик стационарного теплового потока и теплопередачи с помощью теплозащитного прибора

ASTMC 182 - 1998 Стандартный метод испытаний теплопроводности изоляционных огнеупорных кирпичей

ASTM C201 - 1998 Стандартный метод испытаний теплопроводности огнеупорных материалов

ASTMC 202 - 1998 Стандартный метод испытания теплопроводности огнеупорных кирпичей

ASTM C335 - 05a Стандартный метод испытания характеристик стационарной теплопередачи горизонтальных теплоизоляционных труб

ASTMC 518 - 04 Стандартный метод испытания характеристик стационарной теплопередачи с помощью термометрического устройства

ASTMC 680 - 08 Стандартная эксплуатационная инструкция с использованием компьютерной программы для оценки температуры и тепла поверхности пластинчатых, цилиндрических и сферических систем

ASTM C687 - 07 Стандартная эксплуатационная инструкция по измерению теплового сопротивления теплоизоляционных материалов в зданиях с хрустящей начинкой

ASTM C1043 - 06 Стандартная эксплуатационная инструкция по циклическим источникам тепла

ASTM C1044 - 07 Стандартная эксплуатационная инструкция для защиты устройств с тепловыми пластинами или тонкими нагревателями в однопробном режиме

ASTM C1113 - 2004 Метод горячей линии (метод платиновых термометров сопротивления) Стандартный метод испытания теплопроводности огнеупорных материалов

ASTMC 1114 - 06 Стандартный метод испытаний на устойчивость теплопередачи с помощью тонкого нагревательного устройства

ASTM D5470 - 2012 Стандартный метод испытания характеристик теплопередачи тонкопроводящих твердотельных электроизоляционных материалов

ASTMD6744 - 01 Стандартный метод испытаний для определения тепловой проводимости анода углерода с использованием технологии защитного термометра

ASTM E1225 - 04 Стандартный метод испытаний для определения теплопроводности твердого тела с использованием технологии защищенного сравнительного продольного теплового потока

ASTM E1530 - 06 Стандартный метод испытаний для оценки теплового сопротивления материалов с использованием технологии защитного термометра

ASTM F433 - 02 Стандартные правила оценки теплопроводности прокладочных материалов

II. Переходный метод

GJB1201.1 - 1991 Метод испытания на тепловую диффузию твердых материалов методом лазерных импульсов

GB / T5990 - 2006 Метод испытания теплопроводности огнеупорных материалов

GBT 10297 - 1998 Метод определения теплопроводности неметаллических твердых материалов

GBT22588 - 2008 Измерение коэффициентов тепловой диффузии или теплопроводности методом вспышки

ASTMC 714 - 05 Стандартный метод испытаний для измерения тепловой диффузии углерода и графита методом тепловых импульсов

ASTMC 5334 - 00 Стандартный метод испытаний для определения теплопроводности почвы и мягких пород методом термического зондирования

ASTM D5930 - 01 Стандартный метод испытаний для определения теплопроводности пластмасс с использованием технологии нестационарных линейных источников тепла

ISO 13826 - 2013 Металлические и другие неорганические покрытия - определение тепловой диффузии керамических покрытий методом лазерных импульсов

ISO - DIS 18555 2014 Металлические и другие неорганические покрытия - Определение тепловой проводимости тепловых барьерных покрытий

ISO - FDIS18755 - 2004 Очищенная керамика (современная керамика, высокотехнологичная керамика) - измерение тепловой диффузии керамических пластин методом лазерной вспышки

ISO 22007 - 2 - 2008 Пластмассы. Определение теплопроводности и тепловой диффузии. Часть 2.

III. Квазистационарный метод

ASTME2584 - 07 Стандартные правила применения тепловой проводимости материалов с помощью тепловых емкостных термометров