Das Guarded Heat Flow Meter (GHFM-02) folgt der ASTM E1530-19 zum Testen des Wärmewiderstandes und der Wärmeleitfähigkeit von Feststoffen wie Metalle, Polymere, Keramik, Glas und Verbundwerkstoffe. Das einfach zu bedienende Gerät folgt dem bewährten stationären Ansatz und verfügt über einen zusätzlichen Schutzring, um die Auswirkungen des seitlichen Wärmeverlusts zu verhindern. Diese Konstruktion ermöglicht die Prüfung einer Vielzahl von Materialien mit geringer bis mittlerer Wärmeleitfähigkeit.
Gemäß dem Verfahren wird die Probe einem stationären Temperaturgradienten über die Probendicke ausgesetzt. Die Wärmeleitfähigkeit der Probe wird durch Messen der Temperaturdifferenz darüber und einer zusätzlichen Temperatur erhalten.
Der Teststapel besteht aus einer Heizplatte – obere Platte mit integriertem Temperatursensor und Kühlkörper – untere Platte mit integriertem Temperatursensor auf jeder Seite der Probe. Der Kühlkörper muss an einen externen Kühler / Thermostaten angeschlossen werden. Zusätzliche Temperatursensoren befinden sich in der Nähe der Ober- und Unterseite der Probe.
Sobald ein stationärer Temperaturgradient über der Probe erreicht ist, kann die Fourier-Gleichung angewendet werden. Aus den gemessenen Temperaturen wird der Wärmewiderstand RS (m2 K/W) berechnet und aus dem Verhältnis RS zur Dicke der Probe, d (m), wird die Wärmeleitfähigkeit, λ (W/m K), berechnet.
Die Wärmewiderstandgleichung hat eine lineare Form und ist die Arbeitsgleichung des Instruments. Interne Gerätekonstanten können durch Kalibrierung des Instruments erhalten werden. Zu diesem Zweck werden Kalibrierungsproben mit bekannter Wärmeleitfähigkeit und damit Wärmewiderstand verwendet. Kalibrierte Ergebnisse für Wärmewiderstand und Wärmeleitfähigkeit werden angegeben.
Das Basisgerät wird kalibriert, um die Wärmeleitfähigkeit aus einem Wärmewiderstandsbereich von 0,0032 bis 0,1270 m2 K/W zu berechnen. Zusätzliche verfügbare Kalibrierbereiche ermöglichen Tests von 0,00007 bis 0,25 m2 K/W.
Die Proben müssen für die Messungen im Vorfeld präpariert werden, der Durchmesser sollte möglichst exakt 50,8 mm (2 inch) betragen die Dicke maximal 25,4 mm (1 inch). Die Probe benötigt zwei planparallele Flächen. Für die Messung sollte eine dünne Schicht der enthaltenen Wärmeleitpaste oben und unten auf die Probenoberfläche aufgetragen werden, um den Kontaktwiderstand zu verringern. Bei einer gewünschten mittleren Probentemperatur von 25°C sollte die obere Heizung auf 35°C eingestellt werden, während der untere Kühlkörper auf 15°C eingestellt wird, um eine Delta-Temperatur von 20°C zu erreichen.
