Le MP-1 est conçu pour tester la conductivité thermique absolue, la diffusivité thermique et la chaleur spécifique des solides, des liquides, des pâtes et des poudres avec la puissante combinaison des méthodes de source plane transitoire (TPS, ISO 22007-2) et de fil chaud transitoire (THW, ASTM D7896).
La puissante combinaison de la source plane transitoire (TPS, ISO 22007-2) pour les solides et du fil chaud transitoire (THW, ASTM D7896) pour les liquides est couramment utilisée pour mesurer avec précision la conductivité thermique absolue, la diffusivité thermique, la chaleur spécifique et l'effusivité thermique. Cette polyvalence est considérablement accrue par l'ajout de la appareil de température (TP), propriété de Thermtest, fout appréciée par les utilisateurs universitaires et commerciaux.
Confoumément aux noumes ISO 22007-2 et ASTM 7896, le TPS et le THW sont des méthodes de mesure primaires, reconnues dans le monde entier, avec des milliers d'articles publiés.
Méthodes | Source plane transitoire (TPS) | Fil chaud transitoire (THW) |
|---|---|---|
Matériaux | Solides, pâtes et poudres | Pâtes, Liquides et Poudres |
Modules d'essai | 3D : En masse, Anisotrope, Dalle | 1D : Standard, Films minces General : Chaleur spécifique | En masse |
Conductivité thermique | 0,005 à 1800 W/m•K | De 0,01 à 2 W/m•K |
Taille de l'échantillon* | 5 x 5 mm à illimité | 20 mL |
Épaisseur de l'échantillon* | 0,01 mm à illimité | N/A |
Propriétés supplémentaires | Diffusivité thermique | Chaleur spécifique | Effusivité thermique | Diffusivité thermique | Chaleur spécifique |
Résistance du contact | Mesurée | N/A |
Appareil de Température (TP) | De 0 à 300°C -160°C | -50°C | -20°C | 0 à 300°C | De 10 à 200°C | -15/0 à 200°C 0 à 300°C | -45 à 300°C | -160 à 300°C |
Plage de Température étendue | De 0,25 à 1280 | N/A |
Durée du test (secondes) | 0,25 à 1280 seconds | 1 seconde |
Points de données (points / seconde) | Jusqu'à 600 | 400 |
Précision | 5% | 2% |
Répétabilité | 1% | 1% |
Configuration de l'échantillon | Symétrique (deux faces) | Asymétrique (une face) | N/A |
Standard | ISO 22007-2:2015 | ASTM D7896-19 |
*Base sur le module de test utilisé.
La source plane transitoire (TPS) et le fil chaud transitoire (THW) partagent une théorie similaire, avec des différences spécifiques à leur conception primaire. La théorie de base veut que le capteur soit connecté électriquement à une alimentation électrique et à un circuit de détection. Un courant passe à travers le capteur et crée une augmentation de la température, qui est enregistrée au fil du temps. La chaleur générée est ensuite diffusée dans l'échantillon à une vitesse qui dépend des caractéristiques de transport thermique du matériau
Le capteur TPS conçu pour les solides, les pâtes et les poudres est composé d'une double spirale de nickel encapsulée entre des couches d'isolation. Le fonctionnement standard de ce capteur (bilatéral) implique qu’il soit pris en sandwich entre deux parties d’un même échantillon, avec une utilisation étendue au capteur unilatéral, qui ne nécessite qu'une seule partie de l'échantillon (unilatéral). Le modèle de calcul propriétaire Thermtest TPS mesure la résistance de contact entre le capteur et l'échantillon, ainsi que la conductivité thermique, la diffusivité thermique, la chaleur spécifique volumétrique et l'effusivité thermique de l'échantillon.
Le capteur THW, conçu pour les liquides, ainsi que les pâtes et les poudres à petites particules, se compose d'un mince fil chauffant remplaçable de 40 mm de long fixé à un capteur et à une cellule d'échantillonnage spécialement conçus, qui permettent de mettre les liquides sous contre-pression pour mesurer la conductivité thermique, la diffusivité thermique et la chaleur spécifique volumétrique au-delà des températures d'ébullition. Les mesures sont effectuées à des temps d'essai courts (1 seconde) afin de limiter les effets de convection pour des échantillons présentant une large gamme de viscosités.
Chaque matériau étant unique, le fait de se fier à des informations de référence pour prédire la conductivité thermique ou sa relation avec la température peut conduire à l'utilisation de données inexactes. En s’appuyant sur la référence de «Thermal Conductivity of Selected Materials» du NIST pour l'aluminium et le quartz, nous constatons qu'il existe une grande variation de la conductivité thermique en fonction de la température. En raison de la variance spectaculaire des sources de matériaux dans le monde, il est plus important que jamais de caractériser pleinement les propriétés thermophysiques des matériaux. Chaque MP-1 est doté d’une capacité de température intégrée qui permet une caractérisation complète de la température.
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.
Conçu de A à Z, le logiciel d'acquisition de données (DAQ) du MP-1 contrôle intelligemment tous les aspects des tests et de la programmation. Les méthodes de test et les paramètres expérimentaux peuvent être sélectionnés pour une programmation automatisée
L’une des caractéristiques uniques du MP-1 réside dans l'intégration d'un commutateur à quatre canaux, conçu pour permettre l'automatisation de plusieurs dispositifs et capteurs à contrôler simultanément, ce qui augmente considérablement la capacité de test.
Les méthodes et les modules d'essai peuvent être sélectionnés et les paramètres optimisés pour les solides, les liquides, les pâtes et les poudres.
Toute combinaison de méthodes, de dispositifs et de capteurs peut être programmée pour fonctionner dans diverses conditions, comme la plage de température.
Intégré à chaque MP-1, le commutateur à quatre ports permet d'utiliser un certain nombre d'appareils, de plateformes de température et de capteurs en option pour maximiser la commodité et la capacité.
Les variations dans les corrections appliquées sont stockées pour faciliter la comparaison. En plus du résumé des résultats, les variations des corrections appliquées sont enregistrées pour faciliter la comparaison et l'exportation.
La théorie TPS stipule que la section non linéaire de l'augmentation de la température en fonction du temps, connue sous le nom de résistance de contact, doit être supprimée, afin que les calculs thermophysiques intrinsèques soient basés sur la région linéaire du transitoire. Ceci peut être effectué manuellement en supprimant itérativement les points de départ jusqu'à obtenir le meilleur ajustement possible. Bien que cette approche soit appropriée, il faut un utilisateur expérimenté pour réduire les erreurs et obtenir la répétabilité requise.
La résistance de contact entre le capteur et l'échantillon dépend de la qualité de la surface de l'échantillon. Lors de l'élimination manuelle de la résistance de contact, un petit nombre de points (étape 1) est supprimé et un nouveau calcul est effectué pour l'analyse du meilleur ajustement. Si l'écart moyen résiduel résultant peut être amélioré, d'autres points (étape 2) peuvent être supprimés et les étapes de calcul répétées.
Alternativement, en utilisant notre analyse de contact (CA) propriétaire, le MP-1 est capable de calculer la résistance de contact (m²K/W) entre le capteur et l'échantillon, en retirant automatiquement le temps de lancement correspondant. En plus de mieux comprendre les effets de la finition de surface sur vos mesures, l'analyse des propriétés thermophysiques intrinsèques s’en trouve hautement simplifiée.
Pour démontrer l'application de la mesure par analyse de contact, quatre échantillons d'acier inoxydable 316 avec différentes surfaces ont été mesurés pour leurs propriétés thermophysiques. Le MP-1 étant capable de mesurer la résistance de contact, la sélection de la fenêtre de calcul est considérablement simplifiée, ce qui maximise la répétabilité des propriétés intrinsèques de l'échantillon : lorsque la rugosité de la surface augmente, la résistance de contact mesurée augmente également.
| Finitions de surface | Rugosité de la surface Ra (um) |
Résistance de contact (m²K/W) |
Conductivité (W/m·K) |
Diffusivité (mm²/s) |
Chaleur spécifique élumétrique (MJ/m³K) |
Effusivité (W√s/m²K) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Polie |
0,101 |
Moyenne |
1,00E-04 |
13,80 |
3,73 |
3,70 |
7149 |
|
%RSD |
6 |
0,1 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
||
|
Usinée |
0,324 |
Moyenne |
1,54E-04 |
13,93 |
3,75 |
3,71 |
7194 |
|
%RSD |
1 |
0,1 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
||
|
400 grit |
0,516 |
Moyenne |
1,32E-04 |
13,84 |
3,74 |
3,71 |
7163 |
|
%RSD |
2 |
0,1 |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
||
|
80 grit |
2,78 |
Moyenne |
2,41E-04 |
13,85 |
3,73 |
3,71 |
7171 |
|
%RSD |
1 |
0,02 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
Les modèles standard de capteurs en nickel à double spirale peuvent être isolés dans différents types d'isolation pour une utilisation dans une large gamme de températures.
Capteurs pour tester les solides, les pâtes et les poudres. Configurations symétriques (deux côtés) avec une pièce d'échantillon sur le dessus et le dessous du capteur et asymétriques (un côté) nécessitant une seule pièce d'échantillon.
| Rayon (mm) | Rayon corrigé (mm) | % Difference | |
|---|---|---|---|
|
Capteur de bande verticale TPS |
2 |
2,026 |
1,30 |
|
3,2 |
3,201 |
0,03 |
|
|
6,4 |
6,405 |
0,08 |
|
|
Capteur à double spirale TPS |
2 |
2,115 |
5,75 |
|
3,2 |
3,28 |
2,50 |
|
|
6,4 |
6,591 |
2,98 |
|
|
9,9 |
10,11 |
2,12 |
Conductivité thermique en masse, diffusivité thermique, chaleur spécifique et effusivité thermique.
Isolation dans le plan, pour la conductivité thermique, la diffusivité thermique et la chaleur spécifique volumétrique pour les feuilles fines conductrices.
Isolation hors du plan, pour la conductivité thermique, la diffusivité thermique pour les formes allongées, les tiges et les barres
Résistance thermique et conductivité thermique des films et revêtements autoportants.
Capteur bilatéral pour des tests de laboratoire précis
| | | ||
|---|---|---|---|---|
Modèles | ||||
Conductivité thermique | 0,005 à 1800 W/m•K | 0,01 à 100 | 0,01 à 500 W/m•K | 0,03 à 80 W/m•K | De 0,03 à 5 W/m•K |
Propriétés supplémentaires | Diffusivité thermique, Chaleur spécifique, Effusivité thermique, Résistance de contact | Diffusivité thermique, Chaleur spécifique, Effusivité thermique | Diffusivité thermique, Chaleur spécifique, Effusivité thermique | Non |
Taille de l'échantillon | 5 x 5 mm à illimité | 10 x 10 mm à illimité | 40 x 40 mm à illimité | 35 x 35 mm à illimité |
Épaisseur de l'échantillon | 0,01 mm à illimité | 0,1 mm à illimité | 5 mm à illimité | 5 mm à illimité |
Durée du test (secondes) | 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 et 40 |
Plage de Température | Température ambiante de De 0 à 300°C -160°C | -50°C | -20°C | 0 à 300°C | Température ambiante de De 0 à 300°C -75 à 200°C | Température ambiante de 10 à 80°C | Température ambiante de 10 à 40°C |
Capteur à deux faces (symétrique) | Oui | Oui | Oui | Non |
Capteur simple face (asymétrique) | Oui | Oui | Non | Oui |
Capteurs TPS (Rayon, mm) | 0,5, 0,8, 2, 3,2, 6,4, 10, 15, 30 | 2, 3,2, 6,4, 10 | 10 | 6,4 |
Résistance du contact (Unités) | Mesuré et Manuel | Manuel | Manuel | Automatique |
Conductivité thermique en vrac - 3D | Oui | Oui | Oui | Oui |
Conductivité thermique anisotrope | Oui | Oui | Non | Non |
Conductivité thermique des dalles | Oui | Oui | Non | Non |
Chaleur spécifique directe | Oui | Oui | Non | Non |
Conductivité thermique 1-D | Oui | Non | Non | Non |
Couche mince/revêtements | Oui | Non | Non | Non |
Commutateur intégré (x 4 channels) | Oui | Non | Non | Non |
Appareils de Température | Oui | Non | Non | Non |
Fours - Automatisés | Oui | Oui | Non | Non |
Méthode THW optionnelle pour les liquides | Oui | Non | Non | Oui |
Conforme à la norme ISO 22007-2 | Oui | Oui | Non | Non |
Capteur THW pour liquides, pâtes et poudres à petites particules en composite pour des mesures à pression ambiante.
Le capteur THW haute température pour les liquides, les pâtes et les poudres à petites particules est conçu en acier inoxydable avec une cellule liquide étanche permettant d’utiliser la contre-pression pour tester les points d’ébullition antérieurs.
Capteur THW à basse température pour les liquides, les pâtes et les poudres à petites particules dans des conditions cryogéniques.
Matériaux à changement de phase spéciaux (MCP) avec accès facile à charger. La conception unique du ressort permet l'expansion et la contraction de l'échantillon, tout en assurant que l'échantillon reste en contact constant avec le fil THW lors de la mesure.
La cellule de poudre à densité ambiante THW est adaptée aux tests de base sur des échantillons de poudre et à la pression ambiante.
La cellule d'observation THW est utilisée pour les tests sur les liquides, les poudres et les pâtes. La cellule est dotée d'orifices en verre pratiques pour observer ce qui se passe avec votre échantillon. On l’utilise typiquement dans la séparation de phases, l'ébullition ou la décantation de particules, entre autres.
La cellule de test THW avec système de compression à vis est conçue pour faire varier la densité des échantillons de poudre. Elle peut aussi être utilisée pour s'assurer que les poudres restent en contact avec le fil THW.
Afin de démontrer la précision de la méthode du fil chaud transitoire, voici des mesures thermophysiques de l'eau et de l'éthylène glycol. Une faible contre-pression peut être appliquée, afin de permettre des tests au-delà des points d'ébullition.
Le test des matériaux à changement de phase est possible avec l'utilisation du PCM en option. La conception unique du ressort garantit que l'échantillon reste en contact avec le fil de détection pendant les changements de phase. La conductivité thermique, la diffusivité thermique et la chaleur spécifique de l'isopropanol ont été mesurées de 20°C à -110°C. La forte augmentation « anormale » de la conductivité thermique pendant la transition de phase est attendue lors de la fusion des échantillons.
|
|
| ||
|---|---|---|---|---|
Modèles | ||||
Matériaux | Pâtes, Liquides et Poudres | Pâtes, Liquides et Poudres | Pâtes, Liquides et Poudres | Pâtes, Liquides et Poudres |
Modules d'essai | En masse | En masse | En masse | En masse |
Autres matériaux | Solides avec TPS | Non | Non | Solides avec TPS, TLS |
Conductivité thermique | De 0,01 à 2 W/m•K | De 0,01 à 2 W/m•K | De 0,01 à 2 W/m•K | De 0,01 à 1 W/m•K |
Taille de l'échantillon | 20 mL | 20 mL | 15 mL | 15 mL |
Propriétés supplémentaires | Diffusivité thermique et Chaleur spécifique | Diffusivité thermique et Chaleur spécifique | Non | Non |
Plage de Température | Température ambiante de 10 à 200 °C | -50/-15/0 à 200 °C -160/-45/-15/0 à 300 °C | 10 à 200 °C | -50/-15/0 à 200 °C -160/-45/-15/0 à 300 °C | -50 à 100 °C | Température ambiante de 10 à 40°C |
Pression | Jusqu’ à 35 bar | Jusqu’ à 35 bar | Ambiante | Ambiante |
Temps d'essai | 1 seconde | 1 seconde | 1 seconde | < 5 secondes | 1 seconde |
Points de données | 400 Points de données | 100 Points de données | 60 Points de données | 60 Points de données |
Précision | 2 % | 2 % | 5 % | 5 % |
Répétabilité | 1 % | 1 % | 2 % | 2 % |
Normes | ASTM D7896-19 | ASTM D7896-19 | ASTM D7896-19 | ASTM D7896-19 |
Appareil de refroidissement externe requis | Non | Oui* | Non | Oui* | Oui | Oui |
Il suffit de remplir le formulaire et de le soumettre. L'un des membres qualifiés de notre équipe vous contactera pour vous proposer un prix adapté à vos besoins.
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