KD2 Pro přístroj pro měření tepelných vlastností Doug Cobos Decagon Devices

Co myslíme pod pojmem tepelné vlastnosti? Tepelná vodivost (k) Schopnost materiálu přenášet teplo vedením W m-1 C-1 1/k = tepelný odpor (R) Tepelná kapacita (Cv) Množství energie potřebné k ohřátí jednotky objemu materiálu o 1°C MJ m-3 C-1

Co myslíme pod pojmem tepelné vlastnosti? Tepelná difuzivita (rozptyl) (D) Rychlost šíření teplotní změny mm2 s-1 rovno podílu k/Cv

Proč měříme tepelné vlastnosti v potravinách? Energetická náročnost tepelné úpravy (vaření) Doba a teplota vaření/chlazení Mražení a chlazení Řízení kvality surovin a produktů sýrové koláčky, šamponování

Proč měříme tepelné vlastnosti půdy? V zemi uložené silové kabely Povrchová energetická rovnováha (Země a Mars) Hloubka, do které pronikne teplo v půdě Množství energie akumulované v půdě

Další aplikace tepelných vlastností Izolace Vrtný kal (chladicí kapaliny vrtné/řezné) Motorový olej Základní materiálový výzkum nanokapaliny polymery

Jak jsou tepelné vlastnosti obecně měřeny? Cv – diferenční skenovací kalorimetr (differential scanning calorimeter, DSC) k – metoda chráněné tepelné desky D – záblesková metoda (laser flash) nebo poměr k/Cv

Nevýhody tradičních analyzátorů Vyžaduje použití dílčích vzorků (destruktivní) Časově náročné měření (více jak 10 minut) Složité – vyžaduje školeného technika Nutnost provádění kalibrací

Nevýhody tradičních analyzátorů Nepřenosné Nejsou fyzicky robustní Neumí měřit tepelné vlastnosti kapalin Drahé (400.000Kč až 2.000.000Kč)

Jak KD2 Pro měří tepelné vlastnosti? Tepelný pulz aplikován do jednoduché nebo dvojité vpichové sondy Teplotní nárůst a pokles na jednoduché vyhřívané vpichové sondě určuje k

Jak KD2 Pro měří tepelné vlastnosti? Teplotní nárůst na druhé vpichové sondě určuje Cv a D

KD2 Pro metoda Prvoprincipiální metoda (First-principles method) Robustní a přesná Rychle rostoucí popularita měřicí metody ASTM Standard D5334 IEEE Standard 442-1981

Jaká přináší KD2 Pro zlepšení oproti stávajícím technologiím? Ne-destruktivní měření Doba měření 2 minuty Nevyžaduje kalibraci Minimální požadavky na proškolení

Vzorová data z KD2Pro (měřeno laikem) Fontana et. al., 2001. ASAE paper #01-6101

Vzorová data z KD2Pro (měřeno laikem) Fontana et. al., 2001. ASAE paper #01-6101

Jaká zlepšení přináší KD2 Pro oproti stávajícím přístrojům? Měří kapaliny, pevné látky i práškové materiály Přenosný Robustní < 100.000,- Kč

KD2 Pro školení KD2 Cannot measure in non-viscous liquids Thermal conductivity and thermal resistivity only Cannot store data, download data, or take unattended measurements Cannot measure in non-viscous liquids Glycerol, castor oil are ok Water is NOT ok

KD2 Pro školení KD2 Pro Měří k, r, Cv, D (všechny tepelné vlastnosti) Jednoduché vpichové sondy (KS-1, TR-1) měří pouze k a r Malá vpichová sonda KS-1 je doporučena pro téměř všechna měření k a r – nejlepší přesnost Jednoduché vpichové sondy měří k a r všech kapalin

KD2 Pro školení KD2 Pro Dvojitá vpichová sonda SH-1 měří k, r, Cv a D Jediná sonda, která měří Cv and D Neumí měřit tepelné vlastnosti neviskózních kapalin Jehly musí zůstat paralelní

Shrnutí měření v kapalinách

Správná měřicí praxe Musí být dobrý kontakt mezi vzorkem a vpichovou sondou Teplovodivá pasta může pomoci V tvrdých materiálech použijte vrták pro přípravu pilotní díry Teplota vzorku se nesmí během měření měnit Před zahájením měření nechte teplotu vzorku stabilizovat

Správná měřicí praxe Vpichové sondy musí být zcela zasunuty do vzorku Sondy se nesmí pohybovat během měření kapalin Zamezte vibracím, netřepejte Dvojité sondy musí zůstat rovnoběžné – správná vzdálenost je kritická

KD2 Pro školení KD2 Pro Záznam dat Možnost označení datových souborů Možnost stažení pouze vyhodnocených dat Možnost stažení zpracovaných i surových dat KD2 Pro Utility (software pro konfiguraci a zpracování dat) součástí dodávky přístroje