Tecniche di misurazione della conducibilità termica

Tecniche di misurazione della conducibilità termica

Conducibilità termica è una proprietà di un materiale che determina quanto bene il calore può fluire attraverso il materiale. Conoscenza della conducibilità termica di un materiale è importante quando si progetta e strutture che contengono il materiale di ingegneria. Esistono diversi metodi per misurare questa proprietà in materiali, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi.

Metodo della piastra calda

Questo metodo si basa su un apparato sperimentale che è completamente termicamente isolato. L'apparecchio stesso è costituito da diversi strati, con il calore fonte disposto che avvolge completamente il materiale. La sorgente di raffreddamento è collocata ad una estremità del materiale, e le misurazioni da luoghi diversi. Queste differenze di temperatura aiuterà a determinare la conducibilità termica. In questo metodo, è importante ottenere condizioni di riscaldamento stazionario (cioè la temperatura in punti diversi all'interno dell'apparato non cambia nel tempo) come il metodo sperimentale non tiene conto per le fluttuazioni di temperatura nel tempo.

Searle Bar metodo

In questo metodo, un'asta è inserita all'interno dell'apparato sperimentale, che isola l'asta da fonti di calore esterne. Un'estremità dell'asta viene poi riscaldata con vapore, mentre l'altra estremità è raffreddata con acqua fredda. Quattro termometri sono allestiti lungo la lunghezza dell'asta, e l'asta viene raffreddato per un determinato lasso di tempo. Utilizzando le temperature raccolte, il periodo trascorso del tempo, la distanza tra i termometri e costanti fisiche diverse, la conducibilità termica può essere calcolata direttamente. Questo metodo viene in genere utilizzato quando il materiale è un buon conduttore di calore.

Metodo del disco di Lee

Questo metodo sperimentale prevede l'inserimento del materiale cui conducibilità si desidera misurare tra due dischi appositamente progettati. Dopo garantire la temperatura attraverso i dischi è costante, uno dei dischi deve essere riscaldato a una certa temperatura, dopo che la fonte di riscaldamento deve essere rimossi. Calore si sposterà da un disco a altro, ma deve passare attraverso il materiale in primo luogo, che porterà a ulteriori perdite di calore. Misurando la differenza di temperatura dei due dischi, è possibile determinare la conduttività termica del materiale tra i dischi. Questo metodo è più adatto per i materiali che sono cattivi conduttori.

Metodo della sonda

Questo metodo prevede la Guida di un ago ipodermico, impiegato come una sonda, nel materiale per determinare la conducibilità del materiale. La sonda contiene una fonte di calore e una termocoppia (per misurare la temperatura). Come il materiale viene riscaldato dalla sonda, la temperatura viene misurata simultaneamente dalla sonda. Per un certo periodo di tempo, l'aumento della temperatura del materiale sarà costante, prima che l'ambiente raggiunge uno stato stazionario. La conducibilità termica può essere determinata durante il periodo in cui l'aumento di temperatura è costante.