MP-1 Plataforma de Medición

El MP-1 está diseñado para comprobar la conductividad térmica absoluta, la difusividad térmica y el calor específico de sólidos, líquidos, pastas y polvos mediante la potente combinación de los métodos de fuente plana transitoria (TPS, ISO 22007-2) y de hilo caliente transitorio (THW, ASTM D7896).

Ideal para sólidos, líquidos, pastas y polvos.
Measurement Platform with TPS and THW Instrument

La poderosa combinación de la Fuente Plana Transitoria (TPS, ISO 22007-2) para sólidos y el Hilo Caliente Transitorio (THW, ASTM D7896) para líquidos se utilizan ampliamente para la medición precisa de la conductividad térmica absoluta, la difusividad térmica, el calor específico y la efusividad térmica. Esta versatilidad se amplía significativamente con la incorporación de la Plataforma de Temperatura (TP), propiedad de Thermtest, que es muy valorada por los usuarios académicos y comerciales por igual.

Conforme a las normas ISO 22007-2 y ASTM 7896, la TPS y la THW son métodos de medición primarios, de confianza en todo el mundo, con miles de artículos publicados.

Características

Especificaciones

Métodos

Fuente Plana Transitoria (TPS)

Hilo Caliente Transitorio (THW)

Materiales

Sólidos, Pasta y Polvo

Líquido, Pasta y Polvo

Módulos de prueba

3D: A granel, Anisotrópica, Placa | 1D: Standard, Lamina

Generalidades: Calor específico

A granel

Conductividad Térmica

0,005 a 1800 W/m•K

0,01 a 2 W/m•K

Tamaño de Muestra*

5 x 5 mm a ilimitado

20 mL

Grosor de Muestra*

0,01 mm a ilimitado

N/A

Propiedades Adicionales

Difusividad Térmica | Calor Específico | Efusividad Térmica

Difusividad Térmica | Calor Específico

Resistencia de Contacto

Medida

N/A

Plataforma de Temperatura (TP)

0 a 300 °C

-160 °C | -50 °C | 0 a 300 °C

10 a 200 °C | -15/0 a 200 °C

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

Rango de Temperatura Extendido

-160 a 1000 °C

N/A

Tiempo de Prueba (segundos)

0,25 a 1280 segundos

1 segundo

Puntos de Datos (puntos/segundo)

Hasta 600 puntos/segundo

Hasta 400 puntos/segundo

Precisión de la conductividad térmica

5%

2%

Repetibilidad

1%

1%

Configuración de la muestra

Simétrico (Dos-Caras) | Asimétrico (Una-Cara)

N/A

Estándar

ISO 22007-2:2015

ASTM D7896-19

*Basado en el módulo de prueba utilizado.

MP-1 Métodos

La Fuente Plana Transitoria (TPS) y el Hilo Caliente Transitorio (THW) comparten teoría similar, con diferencias que son específicas de su diseño básico. En la teoría básica, el sensor está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación y a un circuito de detección. Una corriente pasa a través del sensor y crea un aumento de la temperatura, que se registra en el tiempo. El calor generado se difunde en la muestra a una velocidad que depende de las características de transporte térmico del material.

transient plane source tps sensor

Sensor de la Fuente Plana Transitoria (TPS)

El sensor TPS diseñado para sólidos, así como para pastas y polvos, está compuesto por una doble espiral de níquel encapsulada entre capas de aislamiento. El funcionamiento de este sensor (Dos lados) se coloca entre dos piezas de la misma muestra, con un uso expandido al sensor de un solo lado, que sólo requiere una pieza de muestra (Un solo lado). El modelo de cálculo patentado Thermtest TPS mide la resistencia de contacto entre el sensor y la muestra, así como la conductividad térmica, la difusividad térmica, el calor específico y la efusividad térmica de la muestra.

Sensor de Hilo Caliente Transitorio (THW)

El sensor THW, diseñado para líquidos, así como para pastas y polvos de partículas pequeñas, consta de un fino alambre calentador intercambiable de 40 mm de longitud fijado a un sensor y una celda de muestra especialmente diseñados que permiten presurizar líquidos para medir la conductividad térmica, la difusividad térmica y el calor específico más allá de las temperaturas de ebullición. Las mediciones se realizan con tiempos de prueba cortos (1 segundo) para limitar los efectos convectivos en muestras con una amplia variedad de viscosidades.

Conductividad térmica vs. temperatura

NIST - Aluminio
NIST - Cuarzo

Como los materiales son únicos, la dependencia de la información de referencia para predecir la conductividad térmica o su relación con la temperatura puede llevar a utilizar datos inexactos. Utilizando la referencia "Thermal Conductivity of Selected Materials" del NIST para el aluminio y el cuarzo, podemos ver que hay una gran variación en la conductividad térmica frente a la temperatura. Debido a la dramática variación en las fuentes globales de materiales, nunca ha sido más importante caracterizar completamente los materiales para las propiedades termofísicas. Cada MP-1 se entrega con una capacidad de temperatura integrada que permite la caracterización completa de la temperatura.

Citation: 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.

Software de adquisición de datos

Diseñado desde cero, el software de adquisición de datos (DAQ) del MP-1 controla de forma inteligente todos los aspectos de las pruebas y la programación. Los métodos de prueba y los parámetros experimentales pueden seleccionarse para la programación automatizada.

Una característica única del MP-1 es la integración de un conmutador de cuatro canales que está diseñado para permitir la automatización de múltiples dispositivos y sensores que se controlan al mismo tiempo, aumentando en gran medida la capacidad de pruebas.

Métodos y parámetros

Se pueden seleccionar métodos y módulos de prueba y optimizar los parámetros para sólidos, líquidos, pastas y polvos.

Programación

Se puede programar cualquier combinación de métodos, dispositivos y sensores para que funcionen en diversas condiciones, como el rango de temperatura.

Interruptor

Integrado en cada MP-1, el conmutador de cuatro puertos permite utilizar varios dispositivos opcionales, plataformas de temperatura y sensores para maximizar la comodidad y la capacidad.

Software de análisis

Software de análisis
Para crear una mejor experiencia de usuario, el software de análisis (AS) ha sido diseñado para funcionar independientemente del DAQ. Se puede realizar cómodamente una amplia gama de operaciones de análisis. Los datos de las pruebas se agrupan en función del método utilizado, lo que facilita los cálculos correspondientes de aplicar los cálculos correspondientes.
Software de análisis

Las variaciones en las correcciones aplicadas se almacenan para facilitar la comparación. Además del resumen de resultados, las variaciones en las correcciones aplicadas se almacenan para facilitar la comparación y la exportación.

Análisis de contactos TPS

La teoría TPS establece que la sección no lineal del aumento de la temperatura frente al tiempo, conocida como resistencia de contacto, tiene que ser eliminada, por lo que los cálculos termofísicos intrínsecos se basan en la región lineal del transitorio. Esto puede hacerse manualmente eliminando iterativamente los puntos de inicio hasta conseguir el mejor ajuste. Aunque este es un enfoque adecuado, se necesita un usuario experimentado para reducir los errores y lograr la repetibilidad requerida.

La resistencia de contacto entre el sensor y la muestra depende de la calidad de la superficie de la muestra. Al eliminar manualmente la resistencia de contacto, se elimina un pequeño número de puntos (paso 1) y se calcula de nuevo para el análisis del mejor ajuste. Si se puede mejorar la desviación media residual resultante, se pueden eliminar más puntos (paso 2) y repetir los pasos de cálculo.

Datos Sin Procesar

Datos Sin Procesar

Datos de Cálculo

Datos de Cálculo

Datos Residuales

Datos Residuales

Alternativamente, utilizando nuestro Análisis de Contacto (CA) patentado, el MP-1 es capaz de calcular la resistencia de contacto (m2K/W) entre el sensor y la muestra, eliminando automáticamente el tiempo de inicio correspondiente. Además de comprender mejor los efectos del acabado de la superficie en sus mediciones, esto simplifica enormemente el análisis para las propiedades termofísicos intrínsecas.

Para demostrar la aplicación de la medición del análisis de contacto, se midieron las propiedades termofísicos de cuatro muestras de acero inoxidable 316 con diferentes superficies. Como el MP-1 es capaz de medir la resistencia de contacto, la selección de la ventana de cálculo se simplifica en gran medida, maximizando la repetibilidad de las propiedades intrínsecas de la muestra a medida que aumenta la rugosidad de la superficie, la resistencia de contacto medida también aumenta.

Acero inoxidable 316

Acabados superficiales Rugosidad de la superficie
Ra (um)
Resistencia de contacto (m²K/W) Conductividad
(W/m·K)
Difusividad
(mm²/s)
Calor específico volumétrico
(MJ/m³K)
Efusividad
(W√s/m²K)
Pulido
0,101
Media
1,00E-04
13,80
3,73
3,70
7149
%RSD
6
0,1
0,4
0,3
0,2
Mecanizado
0,324
Media
1,54E-04
13,93
3,75
3,71
7194
%RSD
1
0,1
0,3
0,2
0,1
400 grano
0,516
Media
1,32E-04
13,84
3,74
3,71
7163
%RSD
2
0,1
0,3
0,3
0,1
80 grano
2,78
Media
2,41E-04
13,85
3,73
3,71
7171
%RSD
1
0.02
0,2
0,2
0,1

TPS Sensores

TPS

TPS (400 o 800/1000 °C)

Los sensores de níquel de doble espiral estándar pueden ser aislados con varios tipos de aislamiento para su uso en una amplia variedad de temperaturas.

TPS Sensores

Sensores para pruebas de sólidos, pasta y polvos. Configuraciones simétricas (dos caras) con una pieza de muestra en la parte superior e inferior del sensor y asimétricas (una cara) que requieren una sola pieza de muestra.

Sensores de banda vertical TPS

Sensores de banda vertical TPS

El nuevo diseño del sensor patentado (TPS Vertical Strip) es un círculo casi perfecto, que sigue mejor la teoría del TPS ideal. Cuando se realizan pruebas con radios de sensor pequeños, este diseño mejorado reduce las correcciones necesarias, al tiempo que disminuye la incertidumbre de la medición. Al comparar el radio corregido entre sensores TPS de pequeño diámetro, la banda vertical TPS (2 mm, 1,30%) requiere menos correcciones en comparación con la TPS Doble espiral (2 mm, 5,75%) del mismo radio. A medida que aumenta el radio del sensor TPS, esta ventaja se reduce.
Radio (mm) Radio corregido (mm) % Diferencia
Banda vertical TPS
2
2,026
1,30
3,2
3,201
0,03
6,4
6,405
0,08
TPS Doble espiral
2
2,115
5,75
3,2
3,28
2,50
6,4
6,591
2,98
9,9
10,11
2,12

Módulos TPS

Thermtest ofrece una creciente selección de módulos de prueba, que se agrupan de acuerdo con su teoría de prueba en 3 Dimensiones y 1 Dimensión.

3-Dimensiones

3-Dimensional Standard

Estándar

Conductividad térmica, difusividad térmica, calor específico y efusividad térmica.

3-Dimensional Anisotropic

Anisotrópico

Conductividad térmica en el plano y fuera del plano y difusividad térmica.
slab

Placa

Aislado en el plano, para la conductividad térmica, la difusividad térmica y el calor específico volumétrico para láminas delgadas y conductoras.

1-Dimension

Standard 1-Dimensional

Estándar

Aislamiento fuera del plano, para la conductividad térmica, la difusividad térmica para formas alargadas, varillas y barras

Lámina Delgada

Resistencia térmica y conductividad térmica de películas y revestimientos independientes.

General

1-dimensional tps module

Calor Específico

Medición directa de alta precisión del calor específico. Varias dimensiones de celdas disponibles, para mejorar la precisión de materiales heterogéneos.

Accesorios TPS

Horno de Mufla

Horno de Mufla

Horno de Mufla

Horno de Ventilador

Sensor TPS de dos caras

Sensor TPS de dos caras

Sensor de dos caras para pruebas de laboratorio precisas

Extended TPS-Sensors

Sensores TPS Extendidos

Soporte de Compresión + Temperatura

Soporte de Compresión + Temperatura

Horno de Tubo

Horno de Tubo

Interruptor de expansión TPS

Interruptor de expansión TPS

tps sensor

Sensor TPS de una cara

Sensor con muelle para realizar pruebas en muestras grandes o cuando sólo se dispone de un trozo de muestra
Celdas de Prueba

Celdas de Prueba

Comparación de modelos de fuentes planas transitorias (TPS)


MP-1 con TPS

TPS-2

TPS-3

TPS-4

Modelos

MP-1 con TPS

TPS-2

TPS-3

MP-2 con TPS-4

Conductividad Térmica

0,005 a 1800 W/m•K

0,01 a 100 | 0,01 a 500 W/m•K

0,03 a 80 W/m•K

0,03 a 5 W/m•K

Propiedades Adicionales

Difusividad térmica, Calor específico, Efusividad térmica, Resistencia de contacto

Difusividad térmica, Calor específico, Efusividad térmica

Difusividad térmica, Calor específico, Efusividad térmica

No

Tamaño de Muestra

5 x 5 mm a ilimitado

10 x 10 mm a ilimitado

40 x 40 mm a ilimitado

35 x 35 mm a ilimitado

Grosor de Muestra

0,01 mm a ilimitado

0,1 mm a ilimitado

5 mm a ilimitado

5 mm a ilimitado

Tiempo de Prueba (segundos)

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 y 40

Rango de Temperatura

Temperatura ambiente de

0 a 300 °C

-160 | -50 | -20 | 0 a 300 °C

Temperatura ambiente de

De 0 a 300°C

-75 a 200°C

Temperatura ambiente de

10 a 80°C

Temperatura ambiente de

10 a 40°C

Sensor de dos caras (simétrico)

No

Sensor de una cara (asimétrico)

No

TPS Sensores (Radio, mm)

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

2, 3.2, 6.4, 10

10

6,4

Resistencia de contacto (Unidades)

Medida y Manual

Manual

Manual

Automático

Conductividad térmica a granel - 3D

Conductividad térmica anisotrópica

No

No

Conductividad térmica de la losa

No

No

Calor específico directo

No

No

Conductividad térmica 1-D

No

No

No

Película fina/recubrimientos

No

No

No

Interruptor integrado (x4 canales)

(x 4 channels)

No

No

No

Plataformas de temperatura

No

No

No

Hornos - Automatizados

No

No

Método THW opcional para líquidos

No

No

Cumple con la norma ISO 22007-2

No

No

Sensores y células THW

Sensor THW-RT (10 o 40 °C)

Sensor THW-RT (10 o 40 °C)

Sensor THW para líquidos, pastas y polvos de partículas pequeñas en composite para mediciones a presión ambiente.

Sensor THW-L200 (-50 o 200 °C) hasta 20 bar

El sensor THW para líquidos, pastas y polvos de partículas pequeñas es de construcción de acero inoxidable con célula de líquido sellada para el uso de la contrapresión para comprobar los puntos de ebullición pasados.
Sensor THW-L300 (-50 a 300 °C) hasta 35 bar

Sensor THW-L300 (-50 a 300 °C) hasta 35 bar

El sensor THW de alta temperatura para líquidos, pastas y polvos de partículas pequeñas es de construcción de acero inoxidable con célula de líquido sellada para el uso de la contrapresión para probar más allá de los puntos de ebullición.

Sensor THW-LT (-160 o 200 °C) hasta 35 bar

Sensor THW-LT (-160 o 200 °C) hasta 35 bar

Sensor THW de baja temperatura para líquidos, pastas y polvos de partículas pequeñas en condiciones criogénicas.

Celda para Pasta y PCM

Celda para Pasta y PCM

Materiales Especiales de Cambio de Fase (PCM) con fácil acceso de carga. Diseño único de resorte que permite la expansión y contracción de la muestra, al tiempo que garantiza que la muestra está en contacto constante con el alambre THW durante la medición.

Celda para Polvo a Densidad Ambiental

Celda para Polvo a Densidad Ambiental

La Celda para Polvo a Densidad Ambiental THW es apropiada para pruebas básicas de muestras de polvo y presión ambiental.

Celda de Observación

Celda de Observación

La celda de observación de THW se utiliza para pruebas de líquidos, polvos y pastas. La celda cuenta con prácticos puertos de vidrio para observar lo que ocurre con la muestra. Las aplicaciones típicas son la separación de fases, la ebullición o la sedimentación de partículas, por nombrar algunas.

Celda para Polvo a Densidad Variable

Celda de prueba THW con sistema de compresión de tipo tornillo para variar la densidad de las muestras de polvo, también puede utilizarse para garantizar que los polvos permanezcan en contacto con el alambre THW.

Pruebas de THW

Para demostrar la precisión del método de hilo caliente transitorio, a continuación se muestran las mediciones termofísicas de agua y etilenglicol. Se puede aplicar una baja contrapresión, para permitir las pruebas más allá de los puntos de ebullición.

Agua

Conductividad Térmica

tc agua

Difusividad Térmica

agua

Volumen calor específico

Ethylene Glycol

Conductividad Térmica

ethelynglycol

Difusividad Térmica

ethelynglycol

Volumen calor específico

Volumen calor específico

Pruebas PCM

El ensayo de materiales de cambio de fase es posible con el uso del PCM opcional. El exclusivo diseño del muelle garantiza que la muestra permanezca en contacto con el cable sensor a través de los cambios de fase. Se midió la conductividad térmica, la difusividad térmica y el calor específico del isopropanol desde 20 °C hasta -110 °C. El fuerte aumento "anómalo" de la conductividad térmica durante la transición de fase se espera durante la fusión de las muestras.

Isopropanol

Conductividad Térmica

pcm

Difusividad Térmica

pcm

Volumen calor específico

Volumen calor específico

Comparación de modelos de hilo caliente transitorio (THW)


mp-1 thw

THW-L1

thw-l2

Modelos

MP-1 con THW

THW-L1

THW-L2

MP-2 con THW-L3

Materiales

Líquido, Pasta y Polvo

Líquido, Pasta y Polvo

Líquido, Pasta y Polvo

Líquido, Pasta y Polvo

Módulos de prueba

A granel

A granel

A granel

A granel

Otros materiales

Sólidos con TPS

No

No

Solids with TPS, TLS

Conductividad Térmica

0,01 a 2 W/m•K

0,01 a 2 W/m•K

0,01 a 2 W/m•K

0,01 a 1 W/m•K

Tamaño de Muestra

20 mL

20 mL

15 mL

15 mL

Propiedades Adicionales

Difusividad Térmica y Calor Específico

Difusividad Térmica y Calor Específico

No

No

Rango de Temperatura

Temperatura ambiente de

10 a 200 °C | -50/-15/0 a 200 °C

-160/-45/-15/0 a 300 °C

10 a 200 °C | -50/-15/0 a 200 °C

-160/-45/-15/0 a 300 °C

-50 to 100 °C

Temperatura ambiente de

10 a 40°C

presión

Hasta 35 bar*

Hasta 35 bar*

Ambient

Ambient

Tiempos de prueba

1 segundo

1 segundo

1 segundo | < 5 segundos

1 segundo

Puntos de datos

400 puntos/segundo

100 puntos/segundo

60 puntos/segundo

60 puntos/segundo

Precisión de la conductividad térmica

2 %

2 %

5 %

5 %

Repetibilidad

1 %

1 %

2 %

2 %

Normas

ASTM D7896-19

ASTM D7896-19

ASTM D7896-19

ASTM D7896-19

Aparato de enfriamiento externo requerido

No | Sí *

No | Sí *

*Dependiendo del modelo utilizado

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