MP-1 Plataforma de Medição

O MP-1 foi concebido para testar a condutividade térmica absoluta, a difusividade térmica e o calor específico de sólidos, líquidos, pastas e pós, utilizando a poderosa combinação de métodos de fontes planas transitórias (TPS, ISO 22007-2) e fios quentes transitórios (THW, ASTM D7896).

O melhor para sólidos, líquidos, pastas e pós.

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    A poderosa combinação do Fonte Plana Transiente (TPS, ISO 22007-2) para sólidos e do Fio Quente Transiente (THW, ASTM D7896) para líquidos são amplamente utilizados para a medição precisa da condutividade térmica absoluta, difusividade térmica, calor específico e efusividade térmica. Esta versatilidade é significativamente ampliada com a adição da Plataforma de Temperatura (TP) proprietária da Thermtest, que é altamente valorizada tanto por usuários acadêmicos como comerciais.

    Conforme a ISO 22007-2 e a ASTM 7896-19, o TPS e o THW são métodos de medição primários, globalmente reconhecidos e publicados em milhares de artigos.

    Caracterização

    Fuente planar transitoria (MP-1 con TPS y THW)

    Especificações

    Métodos

    Fonte Plana Transiente (TPS)

    Fio Quente Transiente (THW)

    Materiais

    Sólidos, Pastas e Pós

    Líquidos, Pastas e Pós

    Módulos de teste

    3D: Volume, Anisotrópico, Slab | 1D: Padrão, Filmes Finos

    Geral: Calor Específico

    Volume

    Condutividade Térmica

    0,005 a 1800 W/m•K

    0,01 a 2 W/m•K

    Tamanho da amostra*

    a partir de 5x5 mm

    20 mL

    Espessura da amostra*

    a partir de 0,01 mm

    N/A

    Propriedades Adicionais

    Difusividade Térmica | Calor Específico | Efusividade Térmica

    Difusividade Térmica | Calor Específico

    Resistência de Contato do Sensor

    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

    Faixa de Temperatura Estendida

    -160 a 1000 °C

    N/A

    Tempo de Teste (segundos)

    0,25 a 1280 segundos

    1 segundo

    Pontos de Dados (pontos/segundo)

    Até 600 pontos/segundo

    Até 400 pontos/segundo

    Precisão da Condutividade Térmica

    5%

    2%

    Repetibilidade

    1%

    1%

    Configuração da Amostra

    Simétrica (bilateral) | Assimétrica (unilateral)

    N/A

    Padrão

    ISO 22007-2:2015

    ASTM D7896-19

    *Valor baseado no módulo de testes utilizado.

    Métodos MP-1

    O Fonte Plana Transiente(TPS) e o Fio Quente Transiente (THW) compartilham teorias semelhantes e possuem diferenças específicas no seu design primário. A teoria básica é a de que um sensor é conectado eletricamente a uma fonte de alimentação e a um circuito sensor de corrente. Uma corrente passa pelo sensor, criando um aumento de temperatura registrado ao longo de um período de tempo. Em seguida, o calor gerado é difundido na amostra a uma taxa que depende das características de condução térmica do material.

    Sensor de Fonte Plana Transiente (TPS)

    O sensor TPS projetado para sólidos, pastas e pós é composto por uma espiral dupla de níquel encapsulada entre camadas de isolamento. A operação padrão deste sensor (bilateral) é sua inserção entre duas partes da mesma amostra. Seu uso pode ser expandido com um sensor unilateral que requer apenas uma parte da amostra (unilateral). O modelo de cálculo TPS da Thermtest mede a resistência de contato entre o sensor e a amostra, bem como a condutividade térmica, a difusividade térmica, o calor específico volumétrico e a efusividade térmica da amostra.

    Sensor de Fio Quente Transiente (THW)

    O sensor THW projetado para líquidos, pastas e pós de partículas pequenas é composto por um fio de aquecimento fino substituível (40 mm de comprimento) preso a um sensor especialmente concebido e uma célula de amostra que permite a contrapressão de líquidos para medir a condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico volumétrico, além das temperaturas de ebulição. As medições são feitas com testes curtos (1 segundo) para limitar os efeitos convectivos em amostras com ampla gama de viscosidade.

    Condutividade térmica vs. temperatura

    NIST Cuarzo

    Devido à particularidade de cada material, confiar em informações de referência para prever a condutividade térmica ou seu relacionamento com a temperatura pode levar ao uso de dados imprecisos. Observando a referência da "Condutividade Térmica de Materiais Selecionados" do NIST para o alumínio e o quartzo, podemos perceber que há uma ampla variação na condutividade térmica em relação à temperatura. Devido à variação extrema nas fontes de material, é extremamente importante caracterizar completamente os materiais de acordo com suas propriedades termofísicas. Um recurso opcional de temperatura pode ser adicionado ao MP-1, permitindo a caracterização completa da temperatura.

    Fonte: Powell, R.W., Ho, C.Y., e Liley, P.E. (1996). Condutividade Térmica de Materiais SelecionadosWashington, U.S.: Dept. of Commerce, National Bureau of Standards; vendido pela Superintendent of Documents, U.S.. Govt. Printing Office. pp. 17, 99

    Software de adquisición de datos

    Projetado do zero, o Software de Aquisição de Dados (DAQ) do MP-1 controla de forma inteligente todos os aspectos dos testes e programações. Métodos de teste e parâmetros experimentais podem ser selecionados para programação automatizada.

    Um recurso exclusivo do MP-1 é a integração de um switch de quatro canais, projetado para permitir a automação de múltiplos dispositivos e o controle simultâneo dos sensores, aumentando bastante a produtividade dos testes.

    Métodos e Parâmetros

    Métodos e módulos de teste podem ser selecionados e parâmetros otimizados para sólidos, líquidos, pastas e pós.

    Programação

    Qualquer combinação de métodos, dispositivos e sensores pode ser programada para operar em uma variedade de condições, como, por exemplo, na variação de temperatura.
    MP-1 interruptor

    Switch

    Integrado a cada MP-1, o switch de quatro portas permite o uso de vários dispositivos opcionais, plataformas de temperatura e sensores para maximizar a conveniência e a capacidade.

    Software Analítico

    Para criar uma experiência de usuário aprimorada, o Software Analítico (AS) foi projetado para operar de forma independente do DAQ. Uma ampla gama de operações de análise pode ser realizada de forma conveniente, na qual os dados dos testes são agrupados de acordo com o método utilizado, facilitando a aplicação dos cálculos correspondentes.
    As variações nas correções aplicadas são armazenadas para facilitar a comparação. Além do resumo dos resultados, as variações nas correções aplicadas são armazenadas para facilitar a comparação e a exportação de dados.

    Análise de Contato TPS

    A teoria TPS afirma que a seção não linear de aumento de temperatura vs. tempo, conhecida como resistência de contato, precisa ser excluída para que os cálculos termofísicos intrínsecos sejam baseados na região linear do transiente. Isso pode ser feito manualmente, removendo iterativamente os pontos de partida até que o melhor ajuste seja alcançado. Embora essa seja uma abordagem válida, é preciso de muita experiência para reduzir erros e alcançar a repetibilidade necessária.

    A resistência de contato entre o sensor e a amostra depende da qualidade da superfície da amostra. Ao remover manualmente a resistência de contato, um pequeno número de pontos (etapa 1) é removido e o cálculo é feito novamente para ajustar a análise. Se o desvio médio residual resultante puder ser melhorado, mais pontos (etapa 2) poderão ser removidos e as etapas de cálculo poderão ser repetidas.

    Dados Brutos

    Dados de Cálculo

    Dados Residuais

    Como alternativa, usando a Análise de Contato (CA) proprietária, o MP-1 é capaz de calcular a resistência de contato (m2K/W) entre o sensor e a amostra, removendo automaticamente o ponto de partida correspondente. Além de possibilitar a melhor compreensão dos efeitos de superfícies nas medições, a CA simplifica muito a análise das propriedades termofísicas intrínsecas.

    Para demonstrar a aplicação da medição com a análise de contato, foram medidas as propriedades termofísicas de quatro amostras de aço inoxidável 316 em diferentes superfícies. Como o MP-1 pode medir a resistência de contato, a seleção da janela de cálculo é bastante simplificada, maximizando a repetibilidade das propriedades intrínsecas da amostra. À medida que a aspereza da superfície aumenta, a resistência de contato medida também aumenta.

    Aço Inoxidável 316

    Acabamento da superfície Rugosidade da Superfície Ra (um) Resistência de contato
    (m²K/W)    		 Condutividade
    (W/m·K)    		 Difusividade
    (mm²/s)    		 Calor Específico Volumétrico
    (MJ/m³K)    		 Efusividade
    (W√s/m²K)
    Polido
    0,101
    Média
    1,00E-04
    13,80
    3,73
    3,70
    7149
    %RSD
    6
    0,1
    0,4
    0,3
    0,2
    Usinado
    0,324
    Média
    1,54E-04
    13,93
    3,75
    3,71
    7194
    %RSD
    1
    0,1
    0,3
    0,2
    0,1
    Lixa 400
    0,516
    Média
    1,32E-04
    13,84
    3,74
    3,71
    7163
    %RSD
    2
    0,1
    0,3
    0,3
    0,1
    Lixa 80
    2,78
    Média
    2,41E-04
    13,85
    3,73
    3,71
    7171
    %RSD
    1
    0,02
    0,2
    0,2
    0,1
    acero-inoxidable-316

    Sensores TPS

    TPS (400 ou 800/1000 °C)

    O sensor de níquel em espiral duplo pode ser isolado com vários tipos de isolamento para uso em uma ampla faixa de temperaturas.

    Sensores TPS

    Sensores para testar sólidos, pastas e pós. Configurações simétricas (bilateral) com partes da amostra em cima e embaixo do sensor e assimétricas (unilateral) que requer apenas uma parte da amostra.
    Sensores de banda vertical TPS

    Sensores TPS Faixa Vertical

    O novo design de nosso sensor proprietário (TPS Faixa Vertical) é um círculo quase perfeito, que se adequa melhor à teoria TPS. O design aperfeiçoado do sensor com um raio menor reduz as correções necessárias e diminui as incertezas da medição. Ao comparar o Raio Corrigido entre os sensores TPS de diâmetro reduzido, o sensor TPS Faixa Vertical (2 mm, 1,30%) requer menos correções em relação ao TPS Espiral Duplo (2 mm, 5,75%). À medida que o raio do sensor TPS aumenta, essa vantagem é reduzida.
    Raio (mm) Raio corrigido (mm) % Diferencia
    Sensor TPS Faixa Vertical
    2
    2,026
    1,30
    3,2
    3,201
    0,03
    6,4
    6,405
    0,08
    Sensor TPS Espiral Duplo
    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

    A Thermtest oferece uma seleção crescente de módulos de teste agrupados com base nas suas teorias de teste.

    3-Dimensões

    3-Dimensiones

    Padrão

    Condutividade térmica, difusividade térmica, calor específico e efusividade térmica.
    Anisotrópico

    Anisotrópico

    Condutividade térmica no plano e fora do plano e difusividade térmica.
    Placa

    Slab

    Isolado no plano, para condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico volumétrico para lâminas finas e condutivas.

    1-Dimensões

    Estándar

    Padrão

    Isolado fora do plano, para condutividade térmica, e difusividade térmica para formas alongadas, hastes e barras
    Lámina Delgada

    Filme Fino

    Resistência térmica e condutividade térmica de filmes e revestimentos independentes.

    Geral

    Calor Específico

    Calor Específico

    Medição direta de alta precisão de calor específico. Várias dimensões celulares disponíveis para maior precisão de materiais heterogêneos.

    Acessórios TPS

    Forno de Mufla

    • Amostra grande ou várias amostras
    • Tamanho até: 150 x 150 x 50 mm
    • 750 °C em ambiente backfilled

    Forno com ventilação

    • Acessível, versátil, expansível
    • Até 4 amostras
    • Tamanho até: 75 x 75 x 50 mm
    • Opções de 300 °C e 400 °C

    Sensor TPS Bilateral

    Sensor bilateral para testes laboratoriais precisos

    Extensões de Sensores TPS

    • Sensores pequenos para amostras de até 2 mm
    • Sensores grandes para amostras heterogêneas ou pós de partículas grandes

    Suporte de Compressão + Temperatura

    • Para materiais compressíveis
    • Medidor de força: 10 a 100 N
    • Medidor de distância
    • Temperatura ambiente ou -40 a 200 °C

    Forno de Tubo

    • Opção 1: 40 x 40 x 13 mm
    • Opção 2: 75 x 75 x 25 mm
    • 1000 °C em ambiente backfilled

    Switch de Expansão TPS

    • Automatize os testes com múltiplos sensores
    • Canais: x2, x4 ou x8

    Sensor TPS Unilateral

    Sensor acionado por mola para testar amostras grandes ou quando apenas uma parte da amostra está disponível

    Células de Teste

    • Célula de Pó
    • Célula de Líquido
    • Célula de Pasta
    • Célula de Derretimento de Polímero

    Sensores e células THW

    Sensor THW-RT (10 a 40 °C)

    Sensor THW para líquidos, pastas e pós de partículas pequenas em composto para medições à pressão ambiente.

    Sensor THW-L200 (-50 a 200 °C) até 20 bar

    O Sensor THW para líquidos, pastas e pós de partículas pequenas é fabricado em aço inoxidável com célula líquida selada para utilização de contrapressão para testar pontos de ebulição.

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

    O sensor THW de alta temperatura para líquidos, pastas e pós de partículas pequenas é fabricado em aço inoxidável com célula líquida selada para utilização de contrapressão para testar pontos de ebulição.

    Sensor THW-LT (-160 a 200 °C) até 35 bar

    Sensor THW de baixa temperatura para líquidos, massas e pós de partículas pequenas em condições criogênicas.

    Célula para Pastas e PCM

    Especial para materiais de mudança de fase (PCM) com fácil acesso de carga. O design exclusivo da mola permite a expansão e a contração da amostra - o que garante que a amostra fique em contato constante com o fio THW durante a medição.

    Célula de Pó de Densidade Ambiente

    Célula THW adequada para testes básicos de amostras de pó à pressão ambiente.

    Célula de Observação

    A célula de observação de amostra THW é usada para testes de líquidos, pastas e pós. A célula possui portas de vidro convenientes para observar o que está acontecendo com a amostra. As aplicações típicas são separação de fase, ebulição ou sedimentação de partículas.

    Célula de Pó de Densidade Variável

    A célula THW com sistema de compressão tipo parafuso, para variar a densidade das amostras de pó, também garante que as amostras permaneçam sempre em contato com o fio THW.

    Teste do THW

    Para demonstrar a precisão do método de fio quente transiente (THW) apresentamos, abaixo, medições termofísicas de água e etilenoglicol. É possível aplicar uma baixa pressão de retorno para permitir o teste de pontos de ebulição.

    Água

    Condutividade Térmica

    Agua de Conductividad Térmica

    Difusividade Térmica

    agua de Difusividad Térmica

    Vol calor específico

    Volumen calor específico

    Etilenoglicol

    Condutividade Térmica

    Ethylene Glycol Conductividad Térmica

    Difusividade Térmica

    Difusividad Térmica ethelynglycol

    Vol calor específico

    Volumen calor específico

    Teste do PCM

    É possível testar materiais de mudança de fase com a célula PCM opcional. O design exclusivo da mola garante que a amostra permaneça sempre em contato com o fio sensor durante as mudanças de fase. Foi feita a medição da condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico do isopropanol na variação de 20 °C a -110 °C . O aumento acentuado "anômalo" da condutividade térmica durante a transição de fase é esperado durante o derretimento das amostras.

    Isopropanol

    Condutividade Térmica

    Difusividade Térmica

    Difusividad Térmica

    Vol calor específico

    Volumen calor específico

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