Appareil de mesure de la conductivité thermique des solides

Métaux, polymères et composites

GHFM-02

Appareil portable pour la mesure de la résistance thermique et de la conductivité thermique des métaux, polymères et composites

ASTM E1530-19

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Méthode fluxmétrique gardéeGuarded Heat Flow Meter

Le GHFM-02 développé par Thermtest, ou « Guarded Heat Flow Meter », est un appareil de mesure basé sur la méthode fluxmétrique. A la différence du HFM-100, le GHFM-02 comporte une garde permettant de limiter les effets des pertes de chaleur lors des essais. Cet appareil portable permet de mesurer la résistance thermique et la conductivité thermique de matériaux solides comme les métaux, les polymères ou les composites. L’appareil a été conçu de sorte à suivre la norme internationale ASTM E1530-19.

Principales caractéristiques

Facile d’utilisation et travaillant en régime permanent (régime stationnaire), le GHFM-02 est équipé d’un système de garde qui limite les pertes de chaleur latérales. Cette conception permet de mesurer une large gamme de matériaux de conductivité thermique comprise entre 0.1 et 15 W.m-1.K-1. Durant l’essai et conformément à la norme ASTM E1530-19, l’échantillon est soumis à un gradient de température unidirectionnel (dans le sens de l’épaisseur). Une fois le régime permanent atteint, la conductivité thermique de l’échantillon est obtenue en mesurant la différence de température à travers celui-ci. L’appareil est composé d’un élément chauffant « heater » (plaque supérieure) avec capteur de température intégré (TC), et d’un dissipateur de chaleur « heat sink » (plaque inférieure) avec également un capteur de température intégré (TH). Deux capteurs de température supplémentaires sont placés de part et d’autre de l’échantillon (TU et TL).

GHFM-02 : Schéma de principe

Une fois l’échantillon stable en température (régime stationnaire), l’équation de la loi de Fourier peut être appliquée. On peut facilement montrer que pour tout échantillon solide, la résistance thermique RS (m².K.W-1), égale à l’épaisseur de l’échantillon d (m) divisée pas sa conductivité thermique λ (W.m-1.K-1), peut être obtenue à partir des températures mesurées :

GHFM-02 : Equation

L’équation ci-dessus est de forme linéaire et constitue l’équation de travail de l’appareil. Les constantes F (m².K.W-1) et Rint (m².K.W-1) sont obtenues par étalonnage de l’instrument. Pour cela, des échantillons de conductivité thermique connue, et donc de résistance thermique connue, sont utilisés. Ces derniers sont fournis avec les valeurs calibrées mesurées lors de la livraison de l’appareil.

 

 

 

 

 

 

  • Norme associée : ASTM E1530-19
  • Économique et précis
  • Facile d’utilisation
  • Épaisseurs variables

 

 

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Spécifications Techniques
Appareil de mesure de la conductivité thermique des solides

Répondant aux exigences de la norme internationale ASTM E1530-19, le « Guarded Heat Flow Meter » GHFM-02 a été conçu pour mesurer la conductivité thermique de vos solides sur des échantillons de dimensions précises.

Domaine d’application
Industrie des polymères et des plastiques, industrie des céramiques, industrie du bois, industrie du verre, matériaux de construction
Exemples de matériaux
Métaux, polymères, composites, bois, plastiques, verre, béton
Conductivité thermique
0.1 à 15 W/m.K
Résistance thermique
0.00007 à 0.25 m²K/W
Temps de mesure
30 à 60 minutes en moyenne
Reproductibilité
2%
Précision
5%
Plage de température
20°C à 30°C
Diamètres des échantillons
50.8 mm
Epaisseur maximale des échantillons
25.4 mm
Normes
ASTM E1530-19

La méthode est en constante amélioration, les spécifications sont donc susceptibles de changer sans avertissement préalable

Protocole de mesure

Etape 1< 1 min
GHFM-02 : échantillon pour mesure conductivité thermique des solides

Les échantillons de GHFM-02 doivent avoir un diamètre de 50,8 mm. Les surfaces supérieure et inférieure doivent être planes et parallèles.

Etape 2< 2 min
GHFM-02 : mise en place échantillon pour mesure conductivité thermique des solides

Une fine couche de pâte thermique fournie doit être appliquée sur les deux surfaces, supérieure et inférieure, de l'échantillon.

Etape 3< 2 min
GHFM-02 : mesure conductivité thermique des solides

Pour une mesure à 25°C, la plaque supérieure (élément chauffant) doit être réglée à 35°C, tandis que la plaque inférieure (dissipateur thermique) doit être réglée à 15°C. Un delta de 20°C entre les températures des plaques doit être respecté.

Etape 4< 60 min
GHFM-02 : résultats mesure conductivité thermique des solides

Une fois le régime permanent atteint, les valeurs de température de la plaque supérieure (TU), inférieure (TL) et du dissipateur de chaleur (TH) sont renseignées dans le logiciel GHFM-02 pour calculer la résistance thermique et la conductivité thermique de l'échantillon.

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