Post on 12-Jan-2016
description
transcript
KD2 ProKD2 Propřístroj pro měření tepelných vlastnostípřístroj pro měření tepelných vlastností
Doug CobosDoug Cobos
Decagon DevicesDecagon Devices
Co myslíme pod pojmem tepelné vlastnostiCo myslíme pod pojmem tepelné vlastnosti??
Tepelná vodivostTepelná vodivost (k) (k)• Schopnost materiálu přenášet teplo vedenímSchopnost materiálu přenášet teplo vedením• W mW m-1-1 C C-1-1
• 1/k = 1/k = tepelný odportepelný odpor (R) (R)
Tepelná kapacitaTepelná kapacita (C (Cvv))• Množství energie potřebné k ohřátí jednotky Množství energie potřebné k ohřátí jednotky
objemu materiálu o 1°Cobjemu materiálu o 1°C• MJ mMJ m-3 -3 CC-1-1
Co myslíme pod pojmem tepelné vlastnostiCo myslíme pod pojmem tepelné vlastnosti??
Tepelná difuzivita (rozptyl) (Tepelná difuzivita (rozptyl) (D)D)• Rychlost šíření teplotní změnyRychlost šíření teplotní změny• mmmm22 s s-1-1
• rovno podílurovno podílu k/C k/Cvv
Proč měříme tepelné vlastnosti v potravináchProč měříme tepelné vlastnosti v potravinách??
Energetická náročnost tepelné Energetická náročnost tepelné úpravy (vaření)úpravy (vaření)
Doba a teplota vaření/chlazeníDoba a teplota vaření/chlazení Mražení a chlazeníMražení a chlazení Řízení kvality surovin a produktůŘízení kvality surovin a produktů
• sýrové koláčky, šamponovánísýrové koláčky, šamponování
Proč měříme tepelné vlastnosti půdyProč měříme tepelné vlastnosti půdy??
V zemi uložené silové kabelyV zemi uložené silové kabely
Povrchová energetická rovnováhaPovrchová energetická rovnováha ( (Země Země a Marsa Mars))• Hloubka, do které pronikne teplo v půděHloubka, do které pronikne teplo v půdě• Množství energie akumulované v půděMnožství energie akumulované v půdě
Další aplikace tepelných vlastnostíDalší aplikace tepelných vlastností
IzolaceIzolace Vrtný kalVrtný kal ( (chladicí kapaliny chladicí kapaliny
vrtné/řeznévrtné/řezné)) Motorový olejMotorový olej Základní materiálový výzkumZákladní materiálový výzkum
• nanokapalinynanokapaliny• polymerpolymeryy
Jak jsou tepelné vlastnosti obecně měřenyJak jsou tepelné vlastnosti obecně měřeny??
CCvv – – diferenční skenovací kalorimetr diferenční skenovací kalorimetr ((differential scanning calorimeterdifferential scanning calorimeter, , DSC)DSC)
k – k – metoda chráněné tepelné deskymetoda chráněné tepelné desky D – D – záblesková metoda (laser flash) záblesková metoda (laser flash)
nebo poměrnebo poměr k/C k/Cvv
Nevýhody tradičních analyzátorůNevýhody tradičních analyzátorů
Vyžaduje použití dílčích vzorků Vyžaduje použití dílčích vzorků (destruktivní)(destruktivní)
Časově náročné měření (více jak 10 Časově náročné měření (více jak 10 minut)minut)
Složité Složité – – vyžaduje školeného technikavyžaduje školeného technika Nutnost provádění kalibracíNutnost provádění kalibrací
Nevýhody tradičních analyzátorůNevýhody tradičních analyzátorů
NepřenosnéNepřenosné Nejsou fyzicky robustníNejsou fyzicky robustní Neumí měřit tepelné vlastnosti Neumí měřit tepelné vlastnosti
kapalinkapalinDrahéDrahé ((404000..000000KčKč ažaž 2.02.00000..000000KčKč))
JakJak KD2 Pro KD2 Pro měří tepelné vlastnostiměří tepelné vlastnosti??
Tepelný pulz aplikován do jednoduché nebo dvojité vpichové sondyTepelný pulz aplikován do jednoduché nebo dvojité vpichové sondy
• Teplotní nárůst a pokles na jednoduché vyhřívané vpichové sondě určuje kTeplotní nárůst a pokles na jednoduché vyhřívané vpichové sondě určuje k
00,05
0,10,15
0,20,25
0,30,35
0,4
0 10 20 30 40 50 60
Tep
lotn
í nár
ůst
(K
)
čas (s)
surová data z jednoduché vpichové sondy (ve vodě)
JakJak KD2 Pro KD2 Pro měří tepelné vlastnostiměří tepelné vlastnosti??
• Teplotní nárůst na druhé vpichové sondě Teplotní nárůst na druhé vpichové sondě určujeurčuje C Cv v a Da D
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 10 20 30 40 50 60
Tep
lotn
í nár
ůst
(K
)
čas (s)
surová data z dvojité vpichové sondy (ve vodě)
KD2 Pro metodaKD2 Pro metoda
Prvoprincipiální metoda (Prvoprincipiální metoda (First-First-principles methodprinciples method))
RobustRobustní a přesnání a přesná Rychle rostoucí popularita měřicí Rychle rostoucí popularita měřicí
metodymetody• ASTM Standard D5334 ASTM Standard D5334 • IEEE Standard 442-1981IEEE Standard 442-1981
Jaká přináší Jaká přináší KD2 Pro KD2 Pro zlepšení oproti zlepšení oproti
stávajícím technologiímstávajícím technologiím??
NeNe-destru-destrukktivtivní měřeníní měření Doba měření Doba měření 2 minut2 minutyy Nevyžaduje kalibraciNevyžaduje kalibraci Minimální požadavky Minimální požadavky
na proškolenína proškolení
Vzorová data zVzorová data z KD2Pro KD2Pro ((měřeno laikemměřeno laikem))
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
ricínový olej banán sýr čedar hovězí svalovina glycerol voda
k (W
m-1
K-1
)
Materiál
Tepelné vlastnosti běžných materiálů
změřené k
tabulkové k
Fontana et. al., 2001. ASAE paper #01-6101
Vzorová data zVzorová data z KD2Pro KD2Pro ((měřeno laikemměřeno laikem))
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
ricínový olej banán jablko (Red Delicious)
hovězí svalovina
glycerol voda
D (
mm
2 s
-1)
Materiál
Tepelná difuzivita běžných materiálů
změřená D
tabulková D
Fontana et. al., 2001. ASAE paper #01-6101
Jaká zlepšení přinášíJaká zlepšení přináší KD2 Pro KD2 Pro
oproti stávajícím přístrojůmoproti stávajícím přístrojům??
Měří kapaliny, pevné látky i Měří kapaliny, pevné látky i práškové materiálypráškové materiály
PPřenosnýřenosný RobustRobustníní < < 100.100.000000,- Kč,- Kč
KD2 Pro KD2 Pro školeníškolení KD2 Pro KD2 Pro
• MMěříěří k, r, C k, r, Cvv, D (, D (všechny tepelné všechny tepelné vlastnostivlastnosti))
• Jednoduché vpichové sondy Jednoduché vpichové sondy (KS-1, (KS-1, TR-1) TR-1) měří pouzeměří pouze k a r k a r Malá vpichová sonda Malá vpichová sonda KS-1KS-1 je doporučena je doporučena
pro téměř všechna měření k a r – nejlepší pro téměř všechna měření k a r – nejlepší přesnostpřesnost
Jednoduché vpichové sondy měří k a r Jednoduché vpichové sondy měří k a r všech kapalinvšech kapalin
KD2 Pro KD2 Pro školeníškolení KD2 Pro KD2 Pro
• Dvojitá vpichová sonda Dvojitá vpichová sonda SH-1SH-1 měří měří k, r, k, r, CCvv a D a D Jediná sonda, která měříJediná sonda, která měří C Cvv and D and D
Neumí měřit tepelné vlastnosti neviskózních Neumí měřit tepelné vlastnosti neviskózních kapalinkapalin
Jehly musí zůstat paralelníJehly musí zůstat paralelní
Shrnutí měření v kapalináchShrnutí měření v kapalinách
Správná měřicí praxeSprávná měřicí praxe Musí být dobrý kontakt mezi vzorkem Musí být dobrý kontakt mezi vzorkem
a vpichovou sondoua vpichovou sondou• Teplovodivá pasta může pomociTeplovodivá pasta může pomoci• V tvrdých materiálech použijte vrták pro V tvrdých materiálech použijte vrták pro
přípravu pilotní dírypřípravu pilotní díry Teplota vzorku se nesmí během Teplota vzorku se nesmí během
měření měnitměření měnit• Před zahájením měření nechte teplotu Před zahájením měření nechte teplotu
vzorku stabilizovatvzorku stabilizovat
Správná měřicí praxeSprávná měřicí praxe Vpichové sondy musí být zcela Vpichové sondy musí být zcela
zasunuty do vzorkuzasunuty do vzorku Sondy se nesmí pohybovat během Sondy se nesmí pohybovat během
měření kapalinměření kapalin• Zamezte vibracím, netřepejteZamezte vibracím, netřepejte
Dvojité sondy musí zůstat Dvojité sondy musí zůstat rovnoběžné – správná vzdálenost je rovnoběžné – správná vzdálenost je kritickákritická
KD2 Pro KD2 Pro školeníškolení KD2 Pro KD2 Pro
• Záznam datZáznam dat Možnost označení datových souborůMožnost označení datových souborů Možnost stažení pouze vyhodnocených datMožnost stažení pouze vyhodnocených dat Možnost stažení zpracovaných i surových Možnost stažení zpracovaných i surových
datdat KD2 Pro Utility (KD2 Pro Utility (software pro konfiguraci a software pro konfiguraci a
zpracování datzpracování dat) ) součástí dodávky přístrojesoučástí dodávky přístroje