Lämpövirtalevylaitteet

FOX50-lämpövirtalevylaitteessa pienet pyöreät lämpövirtalevyt ovat laitteiston sivussa. FOX304-laitteessa on luukku edessä, josta näyte voidaan asettaa laitteen sisällä olevien suurempien neliönmallisten lämpövirtalevyjen väliin.
Vasemmalla FOX50-lämpövirtalevylaite ja oikealla FOX304-lämpövirtalevylaite.

Tutkimusryhmällä on käytössään kaksi lämpövirtalevylaitetta, FOX50 ja FOX304. Laitteilla mitataan materiaalien lämmönjohtavuutta ja ominaislämpökapasiteettia. Laitteiden toiminta lämmönjohtavuuden tapauksessa perustuu Fourierin lakiin. Kahden eri lämpötiloissa olevan isotermisen levyn väliin asetetaan näyte, johon syntyy yksiulotteinen lämpötilakenttä. Lämmönjohtavuus lasketaan lämpötilakentän gradientin ja kappaleen läpi kulkevan lämpövirran avulla. Ominaislämpökapasiteettia mitattaessa näyte sitoo itseensä lämpöä. Lämmön määrä lasketaan olettamalla, että ylä- ja alalevyjen arvot ovat verrannollisia näytteen kahdelta reunalta lähtevän tai niihin tulevan lämpövuon tiheyteen (W/m²) kerrottuna laitteen mittaamalla aikavälillä. Ominaislämpökapasiteetti saadaan laskettua lämmön määrän, lämpötilamuutoksen ja kappaleen paksuuden avulla.

FOX304-laitteessa käytetään neliön mallista näytettä, jonka sivumitta on 150-300 mm ja paksuus on 0-102 mm. FOX50-laitteen näytteet ovat pyöreitä, halkisijaltaan 50-63 mm ja maksimissaan 25 mm paksuja. Näytettä valmistaessa pitää kiinnittää huomiota pinnan tasaisuuteen ja sileyteen. Erityisesti ominaislämpökapasiteetin kokeissa pinnan rosoisuus vaikuttaa huomattavasti tulokseen. Mitattaessa eristeiden lämmönjohtavuutta rosoisuus ei juurikaan vaikuta. FOX304-laitteella voidaan tehdä myös kokeita irtomateriaaleille, jolloin materiaali ripotellaan EPS-kaulukseen, jonka ylä- ja alapinnassa on muovikalvo. Lämmönjohtavuuskokeissa levyjen lämpötilat standardin (SFS-EN 12667) mukaisessa kokeessa ovat 0 °C (ylälevy) ja 20 °C (alalevy). Standardin (ASTM C1784-13) mukaisessa ominaislämpökapasiteettikokeessa käytetään levylämpötiloja 5 °C, 15 °C, 25 °C, 35 °C ja 45 °C.