معدات المختبر الحراري لتوصيل الحرارة في الحالتين المستقرة وغير المستقرة — معدات تعليمية ومعدات للتدريب المهني

AFT100 معدات المختبر الحراري لتوصيل الحرارة في الحالتين المستقرة وغير المستقرة — معدات تعليمية ومعدات للتدريب المهني
1 الوصف
التوصيل الحراري هو عملية انتقال الحرارة بين الجزيئات الفردية في الأوساط الصلبة والسائلة والغازية تحت تأثير فرق في درجات الحرارة. ويُستخدم مصطلح "التوصيل الحراري المستقر" (Steady heat conduction) عندما يكون انتقال الحرارة مستمراً بصفة دائمة ومنتظمة من خلال إضافة الحرارة. أما في حالة "التوصيل الحراري العابر" (Transient heat conduction)، فإن توزيع درجات الحرارة داخل الجسم يعتمد على كل من الموقع والزمن.
تُعرّف "الموصلية الحرارية" (λ) بأنها خاصية للمادة تعتمد على درجة الحرارة، وتشير إلى مدى كفاءة انتشار الحرارة من نقطة معينة داخل المادة.
ويمكن استخدام هذا الجهاز لدراسة كل من حالات التوصيل الحراري المستقر والعابر. يتكون الجهاز التدريبي من مصدر للحرارة ومُستقبِل (مُبَدِّد) للحرارة، يتم إدراج عينات أسطوانية مصنوعة من معادن مختلفة فيما بينهما. وقد تم تزويد كل عينة بـ 12 نقطة لقياس درجة الحرارة. صُممت نقاط القياس هذه بحيث يكون تأثيرها على درجة الحرارة ضئيلاً قدر الإمكان، مما يتيح قياس درجة الحرارة الجوفية (الداخلية) للعينة بدقة.
يتألف مصدر الحرارة من دائرة مياه ساخنة يتم تسخينها كهربائياً. ويضمن جهاز تحكم إلكتروني الحفاظ على درجة حرارة مياه التسخين عند مستوى ثابت. أما مُستقبِل الحرارة فيتم تحقيقه بواسطة نظام تبريد مائي؛ حيث يضمن خزان مرتفع الحفاظ على معدل تدفق ثابت لمياه التبريد.
ويمكن إحداث "قفزة حرارية" (تغير مفاجئ في درجة الحرارة) من خلال الضبط المناسب لمعدل تدفق مياه التبريد. كما يمكن استخدام جهاز حاسوب شخصي (PC) لعرض التوزيع العابر لدرجات الحرارة داخل العينة بمرور الزمن وعبر المواقع المختلفة. (ملاحظة: السعر المعروض لا يشمل جهاز الحاسوب الشخصي).
يتم عرض درجات حرارة العينة، ومياه التسخين والتبريد، بالإضافة إلى القدرة الكهربائية للتسخين ومعدل تدفق مياه التبريد بشكل رقمي على لوحة التحكم (خزانة المفاتيح)، كما يمكن نقل هذه البيانات في آنٍ واحد عبر منفذ USB مباشرةً إلى جهاز الحاسوب الشخصي، حيث يمكن تحليلها باستخدام البرنامج المرفق مع الجهاز. ومن خلال البيانات المقاسة، يمكن حساب قيمة الموصلية الحرارية (λ) للمادة.
2 التفاصيل الفنية
المواصفات
دراسة حالات التوصيل الحراري المستقر والعابر في المعادن
تحديد قيمة الموصلية الحرارية (λ)
دائرة مياه تسخين كمصدر للحرارة، خاضعة للتحكم الإلكتروني
سخان كهربائي مزود بوحدة تحكم من نوع PID
خزان مرتفع مزود بمفيض (Overflow) لضمان معدل تدفق ثابت لمياه التبريد
عينات مصنوعة من 5 معادن مختلفة
قياس درجة حرارة ومعدل تدفق مياه التبريد
شاشات عرض رقمية لبيانات: القدرة الكهربائية للتسخين، درجات الحرارة، ومعدل تدفق مياه التبريد
برمجيات مخصصة لجمع البيانات عبر منفذ USB، متوافقة مع أنظمة التشغيل Windows 7, 8.1, 10

3 البيانات الفنية
السخان
القدرة الناتجة: 800 واط
نطاق درجة الحرارة: 20 ... 85 درجة مئوية
العينات، بقطر 40 مم
3 عينات بطول 450 مم (نحاس، ألومنيوم، نحاس أصفر)
2 عينة بطول 300 مم (فولاذ، فولاذ مقاوم للصدأ)
خزان التسخين: حوالي 2 لتر
خزان التبريد: حوالي 0.5 لتر
الخزان المرتفع: حوالي 6 لترات
مستشعرات درجة الحرارة
12 مستشعر حراري (Thermocouple) من النوع K، موزعة على طول العينة
2 مستشعر من النوع Pt100، في ماء التبريد
1 مستشعر من النوع Pt100، في ماء التسخين
نطاقات القياس
درجة الحرارة: 14 مستشعراً بنطاق 0 ... 100 درجة مئوية
القدرة الكهربائية: 0 ... 1000 واط
معدل التدفق: 0.1 ... 2.5 لتر/دقيقة
230 فولت، 50 هرتز، أحادي الطور
230 فولت، 60 هرتز، أحادي الطور؛ 120 فولت، 60 هرتز، أحادي الطور
اعتماد UL/CSA (اختياري)