- Zgodność z normami: ASTM D5334-14, IEEE 442-1981, IEEE 442-2017, ASTM D7896-19, ASTM D984-16
- Typowe próbki: ciecze, pasty, gleby, skały, beton, polimery, materiały izolacyjne, tkaniny...
- Pomiar przewodności cieplnej, oporu cieplnego, ciepła właściwego objętościowego i dyfuzyjności cieplnej (w zależności od czujnika)
- Przenośne urządzenie techniczne, które może być wyposażone w różne czujniki w zależności od zastosowania
- Prosta obsługa
- Zakres temperatur: zmienny, zależny od techniki i czujnika.
- Wymiary próbki: zmienne, zależne od techniki i czujnika.
- Zakres pomiaru przewodności cieplnej: 0,01 ÷ 5 W/m*K (zależny od techniki i czujnika).
- Zakres pomiaru oporu cieplnego: 0,2 ÷ 10 m*K/W (w zależności od czujnika)
- Zakres pomiaru dyfuzyjności cieplnej: 35 ÷ 1700 W√s/m2K
Wyznacza się go ze wzoru:
λ = Q d/ ∆T A t
gdzie:
Q – ilość ciepła [J],
d – grubość warstwy [m],
∆T – różnica temperatur na powierzchniach warstwy [K],
A – powierzchnia warstwy [m2],
t – czas przepływu ciepła [s].
Im niższy współczynnik przewodzenia ciepła, tym lepsze właściwości termoizolacyjne materiału. Współczynnik λ zależy od wielu czynników, głównie od rodzaju materiału (tworzywa budującego szkielet oraz specyfiki porów), od zawartości wilgoci, temperatury, kierunku przepływu ciepła, wieku.

Funkcje
MP-2 to przenośny miernik używany do pomiaru przewodności cieplnej i rezystywności cieplnej różnych próbek, w tym gleby, skał, betonu i polimerów. Testy są wykonywane po naciśnięciu przycisku, a wyniki są natychmiast wyświetlane. MP-2 posiada czujniki, które są automatycznie rozpoznawane, a odpowiednie parametry testowe są automatycznie ładowane.

MP-2 wyposażony w odpowiednie sondy jest zgodny z normami ASTM D5334-22a i IEEE 442-2017. Igła czujnika składa się z cienkiego drutu grzewczego i czujnika temperatury zamkniętego w stalowej rurce o długości 150, 100 lub 50 mm. Czujnik jest całkowicie wprowadzany do badanej próbki. Ciepło jest dostarczane do próbki za pomocą źródła prądu stałego (q), a wzrost temperatury jest rejestrowany w określonym czasie. Nachylenie (a) z wykresu wzrostu temperatury w funkcji logarytmu czasu jest wykorzystywane do obliczania przewodności cieplnej (k). Im wyższa przewodność cieplna próbki, tym mniejsze nachylenie. W przypadku próbek o niskiej przewodności cieplnej nachylenie będzie wyższe.

Specyfikacja
Do miernika należy dobrać odpowiednią sondę spośród poniższych:
| Metoda | TLS-100 | TLS-50 | TLS-150 |
| Materiały | Gleba, ciała stałe, pasty i proszki | Skała, beton i polimery | Gleba, ciała stałe, pasty i proszki |
| Przewodność cieplna (W/m-K) | 0.1 do 5 | 0.3 do 5 | 0.1 do 3 |
| Oporność cieplna (mK/W) | 0.2 do 10 | 0.2 do 3.3 | 0.3 do 10 |
| Objętościowe ciepło właściwe (MJ/m³K) | N/A | N/A | N/A |
| Dyfuzyjność cieplna (mm²/s) | N/A | N/A | N/A |
| Najmniejszy rozmiar próbki (mm) | 100 długość, 50 średnica | 50 długość, 50 średnica | 150 długość, 50 średnica |
| Największy rozmiar próbki (mm) | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń |
| Czas testu (minuty) | 3 | 3 | 3 |
| Dokładność (przewodność cieplna) | 5% | 5% | 5% |
| Powtarzalność (przewodność cieplna) | 2% | 2% | 2% |
| Zakres temperatur (°C) | -40 do 100 | -40 do 100 | -40 do 100 |
| Normy | ASTM D5334-22a, IEEE 442-1981 | N/A | ASTM D5334-14, IEEE 442-2017 |
* Ciepło właściwe

Pozostałe sondy:
| Metoda | MTPS | THW-L3 | TPS-EFF |
| Materiały | Ciała stałe, pasty i proszki Zmodyfikowane przejściowe źródło płaskie (MTPS): Do badania przewodności cieplnej ciał stałych, past i proszków. Do tego asymetrycznego (jednostronnego) czujnika potrzebna jest tylko jedna próbka. |
Ciecze Przejściowy gorący drut (THW-L3): Do badania przewodności cieplnej cieczy zgodnie z normą ASTM D7896-19. |
Tkaniny i materiały stałe
Przejściowe źródło płaskie (TPS-EFF): Do testowania ciepła lub chłodu tkanin i tekstyliów. Zgodny z normami branżowymi zgodnie z ASTM D7894. Dyduzyjność cieplna, wyrażana w jednostkach W√s/m²K, mierzy zdolność materiału do wymiany ciepła z otoczeniem. Określa ona, jak „chłodny” lub „ciepły” jest materiał w dotyku, ponieważ jest to pierwiastek kwadratowy z iloczynu przewodności cieplnej materiału, jego gęstości i ciepła właściwego. Wysoka dyfuzyjność cieplna oznacza, że materiał łatwo pochłania lub rozprasza ciepło, przez co wydaje się chłodniejszy, natomiast niska wartość wskazuje, że wydaje się cieplejszy, ponieważ przenosi mniej ciepła. |
| Przewodność cieplna (W/m-K) | 0.029...20 | 0.01 do 1 | N/A |
| Oporność cieplna (mK/W) | N/A | N/A | N/A |
| Objętościowe ciepło właściwe (MJ/m³K) | N/A | N/A | N/A |
| Odpowiedź termiczna (aktywność cieplna) (W√s/m²K) |
N/A | N/A | 35...1700 |
| Dyfuzyjność cieplna (mm²/s) | N/A | N/A | N/A |
| Najmniejszy rozmiar próbki (mm) | średnica lub bok 25mm | 15ml | 30 średnica |
| Największy rozmiar próbki (mm) | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń |
| Czas testu (s) | 10, 20 i 40 | 1 | 2 i 10 |
| Dokładność (przewodność cieplna) | 5% | 5% | 5% |
| Powtarzalność (przewodność cieplna) | 2% | 2% | 2% |
| Zakres temperatur (°C) | 0 do 80 | 0 do 80 | -10 do 50 (0...90% bez kondensacji) |
| Normy | konieczność pomiaru z jednej strony | ASTM D7896-19. | ASTM D7894. |
* Ciepło właściwe
Dostępne czujniki pomiarowe:
- Czujnik 100 mm
Opcjonalny czujnik TLS-100 - 100 mm (zgodność z ASTM D5334-22a) do badania gleby, miękkich materiałów, polimerów i materiałów łatwych do wiercenia. Czujnik igłowy jest całkowicie wprowadzany do izotermicznej próbki, a pomiar jest wykonywany za naciśnięciem przycisku. Po 180 sekundach wyświetlane są wyniki przewodności cieplnej i rezystywności cieplnej. Zapisane wyniki można również wyeksportować do komputera za pomocą wygodnego oprogramowania narzędziowego i połączenia USB. Krzywe wysychania termicznego gleby można przygotować, mierząc przewodność cieplną próbki przy różnych zawartościach wilgoci, gdy próbka wysycha od nasycenia. Typowe podejście do suszenia obejmuje ogrzewanie gleby w podwyższonej temperaturze. Próbka jest wyjmowana, ważona i mierzona pod kątem przewodności cieplnej w różnych odstępach czasu, aż do całkowitego wyschnięcia. - Czujnik TLS 50 mm - opcjonalny czujnik 50 mm
Czujnik 50 mm został zaprojektowany do badania twardych próbek, takich jak skały i beton. Wywiercenie wymaganego otworu o średnicy 4 mm x 50 mm w sztywnych próbkach jest łatwe dzięki dostarczonemu wiertłu do muru. Podczas testowania twardych próbek stosuje się termiczny smar kontaktowy w celu zwiększenia kontaktu między czujnikiem a próbką. - Czujnik TLS 150 mm
Opcjonalny czujnik 150 mm jest używany do badań laboratoryjnych i terenowych gleby i miękkich materiałów zgodnie z IEEE 442-2017. Igła jest całkowicie wprowadzana do izotermicznej próbki, a pomiar jest wykonywany po naciśnięciu przycisku. Po 180 sekundach wyświetlane są wyniki przewodności cieplnej i rezystywności cieplnej. - Czujnik do cieczy THW-L3 Do badania przewodności cieplnej cieczy zgodnie z normą ASTM D7896-19 lub np. smarów. Czujnik THW-L3 (Transient Hot Wire) jest jednym z wielu czujników oferowanych wraz z przenośną platformą pomiarową Thermtest (MP-2). Czujnik ten umożliwia proste, ale dokładne pomiary cieczy, past i proszków w zakresie od 0,01 do 1 W/m/K za pomocą metody przejściowego drutu gorącego. THW-L3 jest zgodny z międzynarodową normą testową ASTM D7896-19. THW-L3 charakteryzuje się dokładnością pomiaru na poziomie 5% i powtarzalnością na poziomie 2%, co czyni go wysoce dokładnym i precyzyjnym przyrządem do pomiaru przewodności cieplnej cieczy, past i proszków.
Smary wielofunkcyjne są stosowane przede wszystkim w motoryzacji i przemyśle do smarowania części maszyn. Zastosowanie smaru zmniejsza tarcie między częściami podczas użytkowania, poprawiając ich wydajność i trwałość. Podczas użytkowania części ruchome mogą się przegrzewać, co powoduje skrócenie ich żywotności lub uszkodzenie. Z tego powodu przydatny byłby smar, który ma zdolność odprowadzania (lub przewodzenia) ciepła z części ruchomych. Ta zdolność do przewodzenia ciepła nazywana jest przewodnością cieplną i jest to właściwość materiału, którą można szybko i dokładnie zmierzyć w smarze za pomocą czujnika Thermtest THW-L3.
- Czujnik MTPS do badania przewodności cieplnej ciał stałych, past i proszków. Do tego asymetrycznego (jednostronnego) czujnika, potrzebna jest tylko jedna próbka.

- Czujnik TPS-EFF Ciepło wyczuwane przez ludzką skórę. Zastosowaniem wymienności cieplnej jest quasi-jakościowy pomiar chłodu lub ciepła "czucia" materiałów, znanych również jako termocepcja. Jest to szczególnie ważna metryka dla tekstyliów, tkanin i materiałów budowlanych. Zamiast temperatury, termoreceptory skórne są wysoce reagujące na przepływ ciepła do wewnątrz lub na zewnątrz. Tak więc, pomimo podobnych temperatur w pobliżu temperatury pokojowej, metalowy przedmiot o wysokiej skuteczności jest wykrywany jako chłodny, podczas gdy tkanina o niskiej skuteczności jest wyczuwana jako cieplejsza. Przewód czujnika jest podgrzewany za pomocą źródła prądu stałego (q), a wzrost temperatury jest rejestrowany poprzez monitorowanie zmiany oporu elektrycznego przewodu (THW i EFF). W przypadku próbek o wysokiej przewodności cieplnej opór wzrasta wolniej w miarę upływu czasu; w przypadku próbek o niskiej przewodności cieplnej opór wzrasta szybciej w miarę upływu czasu. TPS-EFF to przenośny miernik dyfuzji cieplnej do tekstyliów, tkanin i ciał stałych, zgodny z międzynarodową normą testową ASTM D7984-16. Termin angielski: "thermal effusivity", nazwany jest także jako "thermal responsivity". Czujnik ten ma zakres pomiaru efuzji cieplnej od 35 do 1700 (W√s/m2K) i zakres temperatur od -10ºC do 50ºC. Pojedynczy pomiar można ustawić na 2 lub 10 sekund. TPS-EFF charakteryzuje się dokładnością pomiaru na poziomie 5% i powtarzalnością na poziomie 2%, co czyni go wysoce dokładnym i precyzyjnym przyrządem do pomiaru efuzji cieplnej tekstyliów, tkanin i ciał stałych. W próbkach niebędących ciałami stałymi występuje więcej sposobów przenoszenia ciepła niż tylko przewodzenie. Gdy w próbce występują inne mechanizmy przenoszenia ciepła, takie jak konwekcja i promieniowanie, bardziej odpowiednim terminem niż przewodność cieplna staje się przewodnictwo cieplne. Mierzy się go najczęściej w celu przewidzenia, jak „chłodny” lub „ciepły” jest dany materiał. Jest ona proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z gęstości, przewodności cieplnej i ciepła właściwego materiału. Próbki o dużej gęstości, wykonane z materiałów o wysokiej przewodności cieplnej i ciepła właściwego, mają wysokie wartości efuzywności cieplnej i odwrotnie. W zależności od sytuacji można chcieć, aby materiał był ciepły lub zimny, aby zapewnić użytkownikowi komfort. Na przykład użytkownik może chcieć, aby płaszcz zimowy był ciepły w chłodne dni, a wnętrze samochodu było chłodne latem. Skóra i tkanina - Jeśli chodzi o wnętrza pojazdów, istnieje kilka różnych opcji materiałów na siedzenia. Skóra jest często spotykana w droższych samochodach, ponieważ jest bardziej atrakcyjna niż prostsze siedzenia z tkaniny, jednak jest również bardziej podatna na zmiany temperatury. Siedzenie na skórzanych siedzeniach w samochodzie, który stał w słońcu latem, może być bardzo niekomfortowe, podobnie jak wsiadanie do samochodu zimą. Zastosowanie pokrowców na siedzenia z tkaniny w niektórych miesiącach może być pomocne w zapewnieniu maksymalnego komfortu siedzeń w pojeździe. Efektywność cieplna skóry i tkaniny Pozorną emisyjność cieplną/efuzywność cieplną (W√s/m2K) skóry i tkaniny zmierzono w czterech różnych punktach temperaturowych (-10°C, 5°C, 20°C i 35°C) przy użyciu TPS-EFF (Transient Plane Source-Effusivity) w celu określenia wpływu temperatury na efuzywność cieplną. Jako materiał kontrolny zastosowano Lexan, który nie powinien wykazywać znacznych zmian promieniowania cieplnego w różnych punktach temperaturowych, ponieważ jest gładki i jednorodny. Zastosowano czasy testowe wynoszące 2 i 10 sekund, aby symulować zarówno krótki, jak i długi czas kontaktu, w celu określenia, jak materiały odczuwalne są przy pierwszym kontakcie oraz jak odczuwalne są po przeniknięciu fali ciepła z TPS-EFF do próbki. Oczekuje się, że skóra będzie miała większy zakres wartości efuzji w różnych temperaturach niż pokrowce na siedzenia z tkaniny. Klient może zatem zdecydować się na pokrowce z tkaniny na skórzane siedzenia w niektórych porach roku, aby uniknąć ekstremalnie gorących lub zimnych siedzeń samochodowych, które byłyby niewygodne.
- Tabela 1: Wyniki pomiarów lexanu, skóry i tkaniny za pomocą TPS-EFF w różnych temperaturach
| Temperatura (°C) | ||||
|---|---|---|---|---|
| -10 | 5 | 20 | 35 | |
| Próbki | Dyfuzyjność cieplna (W√s/m2ꞏK) | |||
| Lexan | 548.7 | 576.8 | 590.1 | 613.0 |
| Skóra | 266.5 | 295.8 | 321.1 | 344.1 |
| Materiał | 51.6 | 80.4 | 82.0 | 87.6 |
Jak pokazano w [tabeli 1], widoczna dyfzuja cieplna wzrasta wraz z temperaturą dla każdej z badanych próbek. Skóra ma największy zakres wartości dyfuzji, a tkanina najmniejszy. Oznacza to, że skórzane siedzenia będą wydawały się chłodniejsze w chłodne dni i cieplejsze w ciepłe dni niż siedzenia pokryte tkaniną. W przypadku siedzeń samochodowych narażonych na działanie ekstremalnych temperatur bardziej komfortowy byłby materiał o niższej efuzji, ponieważ powodowałby on mniejszy szok termiczny wynikający z różnicy temperatur między materiałem a użytkownikiem.
Urządzenie TPS-EFF charakteryzuje się dokładnością pomiaru na poziomie 5% i powtarzalnością na poziomie 2%, co czyni je bardzo dokładnym i precyzyjnym przyrządem do pomiaru dyfuzji cieplnej tekstyliów, tkanin i ciał stałych.
Dyfuzyjność cieplna jest najczęściej mierzona w celu przewidzenia, jak „chłodna” lub „ciepła” jest dana tkanina. Jest ona proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z gęstości, przewodności cieplnej i ciepła właściwego materiału. Suche tkaniny często zawierają kieszenie powietrzne między włóknami, co powoduje, że wartości efuzji cieplnej są zazwyczaj niskie. Kiedy suche tkaniny są narażone na działanie wilgoci, powietrze zostaje zastąpione wodą, która ma znacznie wyższą efuzję cieplną. Powoduje to, że tkanina wykazuje wyższą wartość efuzji cieplnej, gdy jest mokra, przez co wydaje się „chłodniejsza”.
W tym eksperymencie zmierzono dyfuzję cieplną dwóch próbek tkaniny przy różnych poziomach wilgotności przy użyciu TPS-EFF przez 2 sekundy. Wyższy poziom wilgotności oznacza większe nasycenie tkaniny wodą. Dlatego pomiary przy wyższym poziomie wilgotności powinny dać wyższe wartości dyfuzji w porównaniu z pomiarami termicznymi, gdy tkanina jest sucha.

Zgodnie z oczekiwaniami wyniki wskazują, że współczynnik dyfuzji cieplnej tkaniny wzrasta wraz ze wzrostem poziomu wilgotności, ponieważ powietrze (o niskim współczynniku promieniowania cieplnego) zostaje zastąpione wodą (o wysokim współczynniku promieniowania cieplnego). Porównując właściwości obu tkanin, należy wziąć pod uwagę, że typowe warunki użytkowania tych tkanin to około 60% nasycenia wodą. W takich warunkach użytkownik tkaniny może doświadczać okresów wysiłku fizycznego i podwyższonej temperatury ciała, co powoduje dyskomfort.
Celem tych tkanin jest zapewnienie użytkownikowi komfortu i uczucia chłodu, które mierzy się jako wysoką efuzję cieplną. Na rysunku 1 można zaobserwować, że w zakresie nasycenia wodą od około 20 do 90 procent tkanina odprowadzająca wilgoć przewyższa tkaninę stosowaną w odzieży sportowej. Inną interesującą właściwością, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że tkanina odprowadzająca wilgoć została zaprojektowana tak, aby utrzymywać wyższy średni procent wilgotności niż inne tkaniny, zapewniając użytkownikowi silniejsze uczucie chłodu bez uczucia wilgoci.










