ASTM C1044-16(2020)
Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- Стандартный №
- ASTM C1044-16(2020)
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- состояние
- быть заменен
- ASTM C1044-24
- Последняя версия
- ASTM C1044-24
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
ASTM C1044-16 (переутвержден в 2020 г.) охватывает определение стационарного теплового потока через измерительную площадь образца при использовании аппарата с защищенной горячей пластиной или аппарата с тонким нагревателем в одностороннем режиме. Этот стандарт, разработанный в качестве дополнительной процедуры к методам испытаний C177 и C1114, специально предназначен для сценариев испытаний с одним образцом.
Принцип одностороннего режима
Основа одностороннего режима заключается в поддержании вспомогательной холодной пластины и горячей пластины, контактирующей со вспомогательной изоляцией, при одинаковой температуре с помощью независимых систем контроля температуры. В этой конфигурации предполагается, что тепло, поступающее в измерительную пластину, передается исключительно через образец, что гарантирует, что измеренные характеристики теплопередачи будут характерны только для одного образца.
Режим работы Конфигурация образца Требования к контролю температуры Применимые сценарии Односторонний режим Один образец + вспомогательная изоляция Независимый контроль температуры холодной плиты Испытание одного образца, подготовка калибровочного стандарта Двусторонний режим Симметричные два образца Симметричное температурное поле Испытание средней производительности образцов партии
Ключевые термины и символы
Стандарт четко определяет систему терминологии, характерную для односторонней работы:
Терминология Определение Символика Вспомогательная холодная пластина Пластина, обеспечивающая изотермическую границу на внешней поверхности вспомогательной изоляции T'c Вспомогательная изоляция Теплоизоляционный материал, заменяющий второй образец C' Измерительная площадь Тепло Поток Тепловой поток через измерительную площадь образца Q Потребляемая мощность измерительной пластины Электрическая мощность, подводимая к измерительной пластине Qm
Ключевые моменты для выполнения процедуры испытания
Выбор и характеристика дополнительной изоляции
Выберите жесткий или полужесткий материал для дополнительной изоляции с достаточно низкой теплопроводностью, чтобы обеспечить минимальный приток или потерю тепла через измерительную площадь дополнительной изоляции. Как толщина, так и боковая теплопроводность должны быть оптимизированы для минимизации эффектов теплопередачи на кромке.
Методы определения теплопроводности
Стандарт предусматривает два метода определения теплопроводности, C', дополнительной изоляции:
- Измерение подобранной пары аналогичных образцов в независимой испытательной установке с использованием методов испытаний C177 или C1114
- Итеративное определение с использованием процедуры полевых измерений, описанной в Приложении A1
Стратегия контроля температуры
Поддерживайте холодную пластину при желаемой температуре, Tc, и подавайте мощность на горячую пластину для достижения желаемой температуры, Th, на горячей стороне образца. Поддерживайте T'c как можно ближе к T'h для достижения идеальных условий теплового потока.
Метод расчета и анализ ошибок
Уравнение расчета теплового потока
Расчет теплового потока через вспомогательную изоляцию: Q' = C' × A × (T'h - T'c)
Расчет теплового потока через образец: Q = Qm - Q'
Анализ источника ошибки
Тип ошибки Источник Степень влияния Меры по снижению Погрешность измерения мощности на щите учета Неопределенность измерения электрической мощности Напрямую влияет на точность Qm Используйте калиброванный высокоточный измеритель мощности Погрешность оценки теплового потока вспомогательной изоляции Неточное определение C' Влияние <1% при Qm/Q'≥100 Регулярная калибровка значения C' Погрешность теплового потока зазора Температурный дисбаланс между измерительной пластиной и защитной пластиной Высокая зависимость от конструкции Оптимизация конструкции термобатареи зазора
Технологическое развитие и разработка стандартов
С момента своего первоначального принятия в 1985 году ASTM C1044 претерпел несколько существенных изменений: незначительный пересмотр в 1989 г., значительное расширение названия и области применения в 1998 г., еще одна незначительная доработка в 2007 г., добавление обсуждения неопределенности измерений в 2012 г. и переход на обязательный язык в 2016 г.
Эта эволюция отражает растущую важность односторонней работы при тепловых испытаниях, особенно в следующих областях применения:
- Термическая характеристика отдельных образцов
- Подготовка стандартов переноса для калибровки узла измерителя теплового потока C518
- Исследования однородности материала
- Определение условий начала конвекции внутри образца
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
Рекомендации по конфигурации оборудования
Для лабораторий, планирующих внедрение односторонней работы, рекомендуется:
- Выбрать узел защищенной горячей плиты с независимой системой контроля температуры
- Убедитесь, что вспомогательная холодная плита имеет размер, соответствующий образцу, чтобы минимизировать краевые эффекты
- Создайте кривую регрессии для теплопроводности вспомогательной изоляции в зависимости от температуры
Оптимизация процедуры испытания
При проведении одностороннего испытания обратите внимание на следующее:
- Если разница температур вспомогательной изоляции составляет менее 1% от разницы температур образца, регулярно проверяйте значение C'.
- При использовании сжимаемых материалов в качестве вспомогательной изоляции измеряйте C' при той же толщине.
- Убедитесь, что значение C' сходится при нескольких итерациях (изменение не превышает 1%).
Управление неопределенностью
Лабораториям рекомендуется управлять неопределенностью измерений следующими способами:
- Проведение Сравнительные испытания двухрежимной работы для оценки погрешности теплового потока в зазоре
- Использование эталонных материалов с известной теплопроводностью для проверки точности одностороннего режима
- Создание моделей коррекции ошибок для различных типов материалов и диапазонов теплопроводности
Строго выполняя требования стандартной практики ASTM C1044-16, лаборатории могут получать надежные данные о характеристиках теплопередачи отдельных образцов, обеспечивая техническую поддержку для исследований и разработок материалов, контроля качества и работ по стандартизации.
ASTM C1044-16(2020) Ссылочный документ
- ASTM C1045 Стандартная практика расчета свойств теплопередачи в установившихся условиях
- ASTM C1114 Стандартный метод испытаний свойств теплопередачи в установившемся режиме с помощью устройства тонкого нагревателя
- ASTM C168 Стандартная терминология, касающаяся теплоизоляции
- ASTM C177 Стандартный метод испытаний для измерения стационарного теплового потока и свойств теплопередачи с помощью устройства с защищенной нагревательной пластиной
- ASTM C518 Стандартный метод испытаний установившихся свойств теплопередачи с помощью устройства для измерения теплового потока
ASTM C1044-16(2020) История
- 2024 ASTM C1044-24 Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- 2020 ASTM C1044-16(2020) Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- 2016 ASTM C1044-16 Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- 2012 ASTM C1044-12 Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- 2007 ASTM C1044-07 Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- 1998 ASTM C1044-98(2003) Стандартная практика использования устройства с защищенной нагревательной пластиной или устройства с тонким нагревателем в одностороннем режиме
- 1998 ASTM C1044-98 Стандартная практика использования устройства с защищенной горячей пластиной в одностороннем режиме для измерения стационарного теплового потока и свойств теплопередачи
