MP-1 Messplattform

Das MP-1 wurde entwickelt, um die absolute Wärmeleitfähigkeit, das thermische Diffusionsvermögen und die spezifische Wärme von Feststoffen, Flüssigkeiten, Pasten und Pulvern mit der leistungsstarken Kombination der Methoden Transiente Flächenquelle (TPS, ISO 22007-2) und Transienter Heißer Draht (THW, ASTM D7896) zu testen.

Ideal für Feststoffe, Flüssigkeiten, Pasten und Pulver.
Measurement Platform with TPS and THW Instrument

Die leistungsstarke Kombination aus Transiente Flächenquelle (TPS, ISO 22007-2) für Feststoffe und Transienter Heißer Draht (THW, ASTM D7896) für Flüssigkeiten wird häufig für die genaue Messung der absoluten Wärmeleitfähigkeit, der Temperaturleitfähigkeit, der spezifischen Wärme und des Wärmeeindringkoeffizient verwendet. Diese Vielseitigkeit wird durch die proprietäre Temperaturplattform (TP) von Thermtest, die von akademischen und kommerziellen Anwendern gleichermaßen geschätzt wird, noch erheblich erweitert.

In Anlehnung an ISO 22007-2 und ASTM 7896 sind TPS und THW primäre Messmethoden, die sich weltweit bewährt haben und über die Tausende von Veröffentlichungen vorliegen.

Eigenschaften

Spezifikationen

Methoden

Transiente Flächenquelle (TPS)

Transienter Heißer Draht (THW)

Materialien

Feststoffe, Pasten und Pulver

Flüssigkeiten, Pasten und Pulver

Module testen

3D: Schüttgut, Anisotrop, Platte | 1D: Standard, Dünnfilme

Allgemein: Spezifische Wärme

Masse

Wärmeleitfähigkeit

0,005 bis 1800 W/m•K

0,01 bis 2 W/m•K

Stichprobengröße*

5 x 5 mm bis unbegrenzt

20 mL

Dicke der Probe*

0,01 mm bis unbegrenzt

K.A

Zusätzliche Eigenschaften

Temperaturleitfähigkeit, | Spezifische Wärme | Wärmeeindringkoeffizient

Temperaturleitfähigkeit, | Spezifische Wärme

Sensor-Kontaktwiderstand

Gemessen

K.A

Temperatur-Plattform (TP)

0 bis 300 °C

-160 °C | -50 °C | 0 bis 300 °C

10 bis 200 °C | -15/0 bis 200 °C

0 bis 300 °C | -45 bis 300 °C | -160 bis 300 °C

Erweiterter Temperaturbereich

-160 bis 1000 °C

K.A

Testzeit (Sekunden)

0,25 bis 1280 Sekunden

1 Sekunde

Daten-Punkte (Punkte/Sekunde)

Bis zu 600 Punkte / Sekunde

400 Punkte / Sekunde

Genauigkeit der Wärmeleitfähigkeit

5%

2%

Reproduzierbarkeit

1%

1%

Beispiel-Konfiguration

Symmetrisch (zweiseitig) | Asymmetrisch (einseitig)

K.A

Standard

ISO 22007-2:2015

ASTM D7896-19

*Basierend auf dem verwendeten Testmodul.

MP-1 Methoden

Die Transiente Flächenquelle (TPS) und der Transienter Hitzdraht (THW) haben eine ähnliche Theorie, mit Unterschieden, die spezifisch für ihr primäres Design sind. Die grundlegende Theorie ist, dass der Sensor elektrisch mit einer Stromversorgung und einem Messkreis verbunden ist. Ein Strom fließt durch den Sensor und erzeugt einen Anstieg der Temperatur, der im Laufe der Zeit aufgezeichnet wird. Die erzeugte Wärme wird dann mit einer Geschwindigkeit in die Probe diffundiert, die von den thermischen Transporteigenschaften des Materials abhängt.

transient plane source tps sensor

Transiente Flächenquelle (TPS) Sensor

Der TPS-Sensor für Feststoffe, Pasten und Pulver besteht aus einer Doppelspirale aus Nickel, die zwischen Isolierschichten eingekapselt ist. Im Standardbetrieb wird dieser Sensor (Two-Sided) zwischen zwei Stücke der gleichen Probe, mit erweiterter Verwendung zum Single-Sided Sensor, der nur ein Stück Probe benötigt (Single-Sided). Das firmeneigene Thermtest TPS-Berechnungsmodell misst den Kontaktwiderstand zwischen Sensor und Probe sowie die Wärmeleitfähigkeit, die Temperaturleitfähigkeit, die volumetrische spezifische Wärme und den Wärmedurchgangswiderstand der Probe.

Transienter Hitzdraht (THW) Sensor

Der THW-Sensor für Flüssigkeiten sowie Pasten und Pulver mit kleinen Partikeln besteht aus einem austauschbaren dünnen Heizdraht (40 mm Länge), der an einem speziell entwickelten Sensor und einer Probenzelle befestigt ist. Flüssigkeiten unter Druck zu setzen, um Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und volumetrische spezifische Wärme über die Siedetemperatur hinaus zu messen. Die Messungen werden mit kurzen Testzeiten (1 Sekunde) durchgeführt, um konvektive Effekte auf Proben mit einer großen Bandbreite an Viskositäten zu begrenzen.

Wärmeleitfähigkeit vs. Temperatur

NIST - Aluminium
NIST  Quarz

Da Materialien einzigartig sind, kann die Verwendung von Referenzdaten zur Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit oder ihrer Beziehung zur Temperatur zur Verwendung ungenauer Daten führen. Anhand der NIST-Referenz "Thermal Conductivity of Selected Materials" (Wärmeleitfähigkeit ausgewählter Materialien) für Aluminium und Quarz können wir sehen, dass die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur sehr unterschiedlich ist. Aufgrund der dramatischen Unterschiede bei den weltweiten Materialquellen war es noch nie so wichtig wie heute, Materialien hinsichtlich ihrer thermophysikalischen Eigenschaften umfassend zu charakterisieren. Jede MP-1 wird mit einer integrierten Temperaturfunktion geliefert, die eine vollständige Temperaturcharakterisierung ermöglicht.

Zitat: Powell, R.W., Ho, C.Y., and Liley, P.E. (1996). Thermal Conductivity of Selected Materials. Washington, U.S.: Dept. of Commerce, National Bureau of Standards; for sale by the Superintendent of Documents, U.S.. Govt. Printing Office. pp. 17, 99.

Datenerfassungs Software

Die MP-1 Datenerfassungssoftware (DAQ) wurde von Grund auf neu entwickelt und steuert intelligent alle Aspekte des Testens und der Zeitplanung. Die Testmethoden und Versuchsparameter können für die automatische Planung ausgewählt werden.

Ein einzigartiges Merkmal des MP-1 ist die Integration eines Vier-Kanal-Schalters, der es ermöglicht, mehrere Geräte und Sensoren gleichzeitig zu steuern, was die Testkapazität erheblich erhöht.

Methoden & Parameter

Methoden und Testmodule können ausgewählt und Parameter für Feststoffe, Flüssigkeiten, Pasten und Pulver optimiert werden.

Planung

Jede Kombination von Methoden, Geräten und Sensoren kann so geplant werden, dass sie unter einer Vielzahl von Bedingungen, wie z.B. dem Temperaturbereich, arbeiten.

MP-1 Schalter

MP-1 Anschluss 1 Der in jedem MP-1 integrierte Switch mit vier Anschlüssen ermöglicht den Einsatz einer Reihe von optionalen Geräten, Temperaturplattformen und Sensoren, um den Komfort und die Kapazität zu maximieren.

Analysesoftware

Analysesoftware
Die Analysesoftware (AS) wurde so konzipiert, dass sie unabhängig vom DAQ arbeitet und somit eine bessere Benutzererfahrung bietet. Eine breite Palette von Analyseoperationen kann bequem durchgeführt werden. Die Testdaten werden nach der verwendeten Methode gruppiert, so dass die entsprechenden Berechnungen einfach Anzuwenden ist.
Analysesoftware

Variationen der angewandten Korrekturen werden zum einfachen Vergleich gespeichert. Zusätzlich zur Zusammenfassung der Ergebnisse werden die Variationen der angewandten Korrekturen zum einfachen Vergleich und Export gespeichert.

TPS Kontaktanalyse

Die TPS-Theorie besagt, dass der nichtlineare Abschnitt des Temperaturanstiegs im Verhältnis zur Zeit, bekannt als Kontaktwiderstand, entfernt werden muss, sodass die intrinsischen thermophysikalischen Berechnungen auf dem linearen Bereich der Transienten basieren. Dies kann manuell geschehen, indem Sie iterativ Startpunkte entfernen, bis die beste Anpassung erreicht ist. Obwohl dies ein geeigneter Ansatz ist, braucht es einen erfahrenen Benutzer, um Fehler zu reduzieren und die erforderliche Wiederholbarkeit zu erreichen.

Der Kontaktwiderstand zwischen dem Sensor und der Probe hängt von der Qualität der Probenoberfläche ab. Beim manuellen Entfernen des Kontaktwiderstands wird eine kleine Anzahl von Punkten (Schritt 1) entfernt und für die Best-Fit-Analyse neu berechnet. Wenn die resultierende mittlere Restabweichung verbessert werden kann, können weitere Punkte (Schritt 2) entfernt und die Berechnungsschritte wiederholt werden.

Rohdaten

Rohdaten

Berechnungsdaten

Berechnungsdaten

Residualdaten

Residualdaten

Alternativ kann das MP-1 mit Hilfe unserer proprietären Kontaktanalyse (CA) den Kontaktwiderstand (m2 K/W) zwischen Sensor und Probe berechnen und die entsprechende Startzeit automatisch entfernen. Dies ermöglicht nicht nur ein besseres Verständnis der Auswirkungen der Oberflächenbeschaffenheit auf Ihre Messungen, sondern vereinfacht auch die Analyse der intrinsischen thermophysikalischen Eigenschaften erheblich.

Um die Anwendung der Kontaktanalyse zu demonstrieren, wurden vier Proben aus rostfreiem Stahl 316 mit unterschiedlichen Oberflächen auf ihre thermophysikalischen Eigenschaften untersucht. Da das MP-1 in der Lage ist, den Kontaktwiderstand zu messen, wird die Auswahl des Berechnungsfensters stark vereinfacht und die Wiederholbarkeit der intrinsischen Eigenschaften der Probe maximiert. Mit zunehmender Oberflächenrauheit steigt auch der gemessene Kontaktwiderstand.

Rostfreier Stahl 316

Oberflächenveredelung Oberflächenrauhigkeit
Ra (um)
Kontaktwiderstand
(m²K/W)
Leitfähigkeit (W/m·K) Diffusionsvermögen
(mm²/s)
Volumetrische spezifische
Wärme (MJ/m³K)
Effusivität
(W√s/m²K)
Poliert
0,101
Mittel
1,00E-04
13,80
3,73
3,70
7149
%RSD
6
0,1
0.4
0,3
0,2
Bearbeitet
0,324
Mittel
1,54E-04
13,93
3,75
3,71
7194
%RSD
1
0,1
0,3
0,2
0,1
400er Körnung
0,516
Mittel
1,32E-04
13,84
3,74
3,71
7163
%RSD
2
0,1
0,3
0,3
0,1
80er Körnung
2,78
Mittel
2,41E-04
13,85
3,73
3,71
7171
%RSD
1
0.02
0,2
0,2
0,1

TPS Sensoren

TPS

TPS (400 or 800/1000 °C)

Die Standard-Doppelspiral-Nickelsensoren können mit verschiedenen Isolationsarten isoliert werden, so dass sie bei einer Vielzahl von Temperaturen eingesetzt werden können.

TPS Sensoren

TPS Sensor zum Testen von Feststoffen, Pasten und Pulvern. Die typische Konfiguration des TPS-Sensors ist zwischen zwei Stücken derselben Probe eingebettet. Eine Reihe von Sensordurchmessern ist verfügbar, um Proben unterschiedlicher Größe zu testen.

TPS Zweiseitiger Sensor

TPS Zweiseitiger Sensor

New proprietary sensor (TPS Vertical Strip) design is a near perfect circle, which better follows the ideal TPS theory. When testing with small sensor radii, this improved design reduces required corrections, while decreasing measurement uncertainty. When comparing the Corrected Radius between small diameter TPS sensors, the TPS Vertical Strip (2 mm, 1.30%) requires less correction when compared to TPS Double Spiral (2 mm, 5.75%) of the same radius. As the TPS sensor radius increases, this advantage is reduced.
Radius (mm) Korrigierter Radius (mm) % Abweichung
TPS Vertikaler Streifensensor
2
2,026
1,30
3,2
3,201
0,03
6,4
6,405
0,08
TPS-Doppelspiral-Sensor
2
2,115
5,75
3,2
3,28
2,50
6,4
6,591
2,98
9,9
10,11
2,12

TPS Modules

Thermtest bietet eine wachsende Auswahl an Testmodulen, die nach ihrer Testtheorie gruppiert sind.

3-Dimensional

3-Dimensional Standard

Standard

Massive Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit, spezifische Wärme und Wärmedurchgangskoeffizient.

3-Dimensional Anisotropic

Anisotrop

Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit in der Ebene und außerhalb der Ebene.
slab

Platte

Isoliert in der Ebene, für Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und volumetrische spezifische Wärme für dünne, leitfähige Platten .

1-Dimensional

Standard 1-Dimensional

Standard

Isoliert außerhalb der Ebene, für Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit für längliche Formen, Stäbe und Stangen

Dünnschicht

Wärmewiderstand und Wärmeleitfähigkeit von freistehenden Filmen und Beschichtungen

General

1-dimensional tps module

Spezifische Wӓrme

Hochgenaue direkte Messung der spezifischen Wärme. Verschiedene Zellenabmessungen verfügbar, für verbesserte Genauigkeit bei heterogenen Materialien

TPS Zubehör

Muffelofen

Muffelofen

Muffelofen

Umluftofen

Zweisitiger Sensor

Zweisitiger Sensor

Zweiseitiger Sensor für genaue Labortests

Extended TPS-Sensors

Verlängerte TPS-Sensoren

Kompressionsständer + Temperatur

Kompressionsständer + Temperatur

Rohrofen

Rohrofen

Erweiterungsschalter

Erweiterungsschalter

tps sensor

Einseitiger Sensor

Federbelasteter Sensor zum Testen großer Proben oder wenn nur ein Stück Probe verfügbar ist.
Küvetten testen

Küvetten testen

Vergleich der Modelle für transiente Flächenquellen (TPS)


MP-1 mit TPS

TPS-2

TPS-3

TPS-4

Modelle

MP-1 mit TPS

TPS-2

TPS-3

MP-2 mit TPS-4

Wärmeleitfähigkeit

0,005 bis 1800 W/m•K

0,01 bis 100 | 0,01 bis 500 W/m•K

0,03 bis 80 W/m•K

0,03 bis 5 W/m•K

Zusätzliche Eigenschaften

Temperaturleitfähigkeit, Spezifische Wärme, Wärmeeindringkoeffizient, Kontaktwiderstand

Temperaturleitfähigkeit, Spezifische Wärme, Wärmeeindringkoeffizient

Temperaturleitfähigkeit, Spezifische Wärme, Wärmeeindringkoeffizient

Nein

Stichprobengröße

5 x 5 mm bis unbegrenzt

10 x 10 bis unbegrenzt

40 x 40 bis unbegrenzt

35 x 35 bis unbegrenzt

Dicke der Probe

0,01 mm bis unbegrenzt

0,1 bis unbegrenzt

5 bis unbegrenzt

5 bis unbegrenzt

Testzeit (Sekunden)

0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280

2, 3, 4, 5, 10, 20, 40, 80, 160

10, 20, 40, 80, 160

20 und 40

Temperaturbereich

Raumtemperatur

0 bis 300 °C

-160 | -50 | -20 | 0 bis 300 °C

Raumtemperatur

0 bis 300 °C

-75 bis 200°C

Raumtemperatur

10 bis 80°C

Raumtemperatur

10 bis 40°C

Zweiseitiger (symmetrischer) Sensor

Ja

Ja

Ja

Nein

Einseitiger (asymmetrischer) Sensor

Ja

Ja

Nein

Ja

TPS Zweiseitiger Sensor (Radius, mm)

0.5, 0.8, 2, 3.2, 6.4, 10, 15, 30

2, 3.2, 6.4, 10

10

6,4

Kontaktwiderstand (Einheiten)

Gemessen und Manuell

Manuell

Manuell

Automatisch

Masse - 3D Wärmeleitfähigkeit

Ja

Ja

Ja

Ja

Anisotrope Wärmeleitfähigkeit

Ja

Ja

Nein

Nein

Wärmeleitfähigkeit von Brammen

Ja

Ja

Nein

Nein

Direkte spezifische Wärme

Ja

Ja

Nein

Nein

1-D-Wärmeleitfähigkeit

Ja

Nein

Nein

Nein

Dünnfilm/Beschichtungen

Ja

Nein

Nein

Nein

Integrierter Schalter (x4 Kanäle)

(x 4 channels)

Ja

Nein

Nein

Nein

Temperatur-Plattformen

Ja

Nein

Nein

Nein

Öfen - automatisiert

Ja

Ja

Nein

Nein

Optionale THW-Methode für flüssige Medien

Ja

Nein

Nein

Ja

ISO 22007-2-konform

Ja

Ja

Nein

Nein

THW-Sensoren und -Zellen

THW-RT Sensor (10 bis 40 °C)

THW-RT Sensor (10 bis 40 °C)

THW-Sensor für Flüssigkeiten, Pasten und kleinteilige Pulver im Verbund für Messungen bei Umgebungsdruck.

THW-L200 Sensor (-50 bis 200 °C) bis zu 20 bar

Der THW-Sensor für Flüssigkeiten, Pasten und Pulver mit kleinen Partikeln ist aus Edelstahl gefertigt und verfügt über eine versiegelte Flüssigkeitszelle zur Nutzung des Gegendrucks, um über den Siedepunkt hinaus zu testen.
THW-L300 Sensor (-50 bis 300 °C) bis zu 35 bar

THW-L300 Sensor (-50 bis 300 °C) bis zu 35 bar

Der THW-Hochtemperatursensor für Flüssigkeiten, Pasten und Pulver mit kleinen Partikeln ist aus Edelstahl gefertigt und verfügt über eine versiegelte Flüssigkeitszelle zur Nutzung des Gegendrucks, um über den Siedepunkt hinaus zu testen.

THW-LT Sensor (-160 bis 200 °C) bis zu 35 bar

THW-LT Sensor (-160 bis 200 °C) bis zu 35 bar

Tieftemperatur-THW-Sensor für Flüssigkeiten, Pasten und kleinteilige Pulver unter kryogenen Bedingungen.

Paste und PCM-Küvette

Paste und PCM-Küvette

Spezielle Phasenwechselmaterialien (PCM) mit einfachem Zugang zum Laden. Die einzigartige Federkonstruktion ermöglicht die Ausdehnung und Kontraktion der Probe und gewährleistet gleichzeitig, dass die Probe während der Messung in ständigem Kontakt mit dem THW-Draht steht.

Umgebungsdichte-Pulverküvette

Umgebungsdichte-Pulverküvette

Die THW-Pulvermessküvette mit Umgebungsdruck eignet sich für einfache Pulverproben und Umgebungsdruck.

Beobachtungsküvette

Beobachtungsküvette

Die THW-Beobachtungsküvette wird für die Prüfung von Flüssigkeiten, Pulver und Pasten verwendet. Die Küvette verfügt über praktische Glasöffnungen, durch die Sie beobachten können, was mit Ihrer Probe geschieht. Typische Anwendungen sind Phasentrennung, Sieden oder Absetzen von Partikeln, um nur einige zu nennen.

Puderküvette mit variabler Dichte

THW-Prüfküvette mit Schraubenkompressionssystem zur Variation der Dichte von Pulverproben, kann auch verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Pulver in Kontakt mit dem THW-Draht bleiben.

THW-Prüfung

Die folgenden thermophysikalischen Messungen von Wasser und Ethylenglykol veranschaulichen die Genauigkeit der instationären Hitzdrahtmethode. Es kann ein niedriger Gegendruck angewendet werden, um Tests über den Siedepunkt hinaus zu ermöglichen.

Wasser

Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit wasser

Thermische Diffusivität

Thermische Diffusivität wasser

Vol. Spezifische Wärme

Ethylenglykol

Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit Ethylenglykol

Thermische Diffusivität

Thermische Diffusivität

Vol. Spezifische Wärme

Volumetric Specific Heat of Ethylene Glycol

PCM-Tests

Die Prüfung von Phasenwechselmaterialien ist mit der optionalen PCM-Zelle möglich. Die einzigartige Federkonstruktion stellt sicher, dass die Probe während der Phasenwechsel in Kontakt mit dem Messdraht bleibt. Isopropanol wurde auf Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und spezifische Wärme von 20 °C bis -110 °C gemessen. Der starke "anomale" Anstieg der Wärmeleitfähigkeit während des Phasenübergangs ist beim Schmelzen der Proben zu erwarten.

Isopropanol

Wärmeleitfähigkeit

Thermische Diffusivität

Thermische Diffusivität

Thermische Diffusivität

Vol. Spezifische Wärme

Vol. Spezifische Wärme

Vergleich der Modelle für den transienten heißen Draht (THW)


mp-1 thw

THW-L1

thw-l2

Modelle

MP-1 mit THW

THW-L1

THW-L2

MP-2 mit THW-L3

Materialien

Flüssigkeiten, Pasten und Pulver

Flüssigkeiten, Pasten und Pulver

Flüssigkeiten, Pasten und Pulver

Flüssigkeiten, Pasten und Pulver

Module testen

Masse

Masse

Masse

Masse

Andere Materialien

Feststoffen mit TPS

Nein

Nein

Solids with TPS, TLS

Wärmeleitfähigkeit

0,01 bis 2 W/m•K

0,01 bis 2 W/m•K

0,01 bis 2 W/m•K

0.01 to 1 W/m•K

Stichprobengröße

20 mL

20 mL

15 mL

15 mL

Zusätzliche Eigenschaften

Temperaturleitfähigkeit, und Spezifische Wärme

Temperaturleitfähigkeit, und Spezifische Wärme

Nein

Nein

Temperaturbereich

Raumtemperatur

10 bis 200°C | -50/-15/0 bis 200°C

-160/-45/-15/0 bis 300 °C

10 bis 200°C | -50/-15/0 bis 200°C

-160/-45/-15/0 bis 300 °C

-50 bis 100 °C

Raumtemperatur

10 bis 40°C

Druck

Bis zu 35 bar*

Bis zu 35 bar*

Umgebung

Umgebung

Test Zeiten

1 Sekunde

1 Sekunde

1 sekunde | < 5 sekunden

1 Sekunde

Daten-Punkte

400 Punkte/Sekunde

100 Punkte/Sekunde

60 Punkte/Sekunde

60 Punkte/Sekunde

Genauigkeit der Wärmeleitfähigkeit

2 %

2 %

5 %

5 %

Reproduzierbarkeit

1 %

1 %

2 %

2 %

Standards

ASTM D7896-19

ASTM D7896-19

ASTM D7896-19

ASTM D7896-19

Externes Kühlgerät erforderlich

Nein | Ja*

Nein | Ja*

Ja

Ja

*Abhängig von dem verwendeten Modell

PREISERHALTUNG.
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