Thuật ngữ gỗ cứng “hardwood” và gỗ mềm “softwood” xuất phát từ đâu? Giả thuyết phổ biến là liên quan tới tỉ trọng, gỗ cứng có tỉ trọng cao hơn nên có độ bền lớn hơn và ngược lại. Trong thực tế, tên bắt nguồn từ nguồn gốc của cây. Cây gỗ cứng mọc lên từ hạt kín, được gọi là thực vật hạt kín, trong khi đó cây gỗ mềm được trồng từ hạt trần, cây hạt trần, nảy mầm khi được thổi ra xung quanh. Bên cạnh sự khác biệt về nguồn gốc, một sự thay đổi trong cấu trúc của hai loại gỗ cũng có mặt. Gỗ mềm có xu hướng có các ống dài, tuyến tính để vận chuyển nước và gốc bền, trong khi gỗ cứng có khe rỗng. Gỗ cứng, chẳng hạn như gỗ sồi và phong, có xu hướng được sử dụng cho các ứng dụng như ván sàn và sàn gỗ cứng, trong khi các loại gỗ mềm, như gỗ thông và vân sam, có xu hướng được sử dụng cho gỗ xây dựng và các mảnh trang trí.
Hình 1: Gỗ thông được sử dụng làm gỗ xây dựng nhà và gỗ hoàn thiện nội thất bên trong
Trong thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu tại Thermtest đã đề xuất cách đo độ dẫn nhiệt (W / m · K) của tấm gỗ thông hình tròn ở 20C bằng Máy đo lưu lượng nhiệt (HFM). HFM có khả năng đo độ dẫn nhiệt và độ cách nhiệt của vật liệu cách nhiệt dạng tấm phẳng như bọt, chất rắn và vải sợi, bằng kỹ thuật trạng thái ổn định. HFM đo các đặc tính truyền nhiệt của các vật liệu có độ dẫn nhiệt từ 0,005 đến 0,5 W / m · K. Đồng hồ đo lưu lượng nhiệt cũng có thể mô phỏng nhiệt độ môi trường trong thế giới thực, trải dài từ nhiệt độ -20 ° C và đến nhiệt độ 70 ° C, theo tiêu chuẩn ASTM C518-15 – Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho các đặc tính truyền nhiệt trạng thái ổn định bằng Thiết bị đo lưu lượng nhiệt.
Hình 2: Máy đo HFM (bên phải) đo hệ số dẫn nhiệt và cách nhiệt và tấm gỗ thông (bên trái)
Để bắt đầu, một phép đo tiêu chuẩn đã được thực hiện trên mẫu vật có kích thước tương tự NIST SRM 1450d. Tiếp theo, mẫu gỗ thông (18,9 mm) được đặt trong HFM và phép đo tiêu chuẩn được tải vào phần mềm. Các tấm song song sau đó được thiết lập để tự động điều chỉnh theo chiều cao của mẫu thử. Phương pháp điều chỉnh tự động sử dụng bốn bộ encoder kỹ thuật số, một ở mỗi góc của tấm trên, thực hiện các phép đo độ dày mẫu tại các vị trí riêng lẻ của chúng. Trung bình của các số đọc độ dày sau đó được tính toán và tấm trên được đặt để nén lên mẫu thử với độ dày trung bình.
Hai tấm song song, ở phía trên và phía dưới của mẫu thử, thiết lập một dòng nhiệt một chiều ở trạng thái ổn định qua đĩa thông, ở nhiệt độ không đổi nhưng khác biệt (ví dụ: 10 ºC và 30 ºC). Một gradient nhiệt độ, được thiết lập để mô phỏng sự mất nhiệt từ bên trong đến môi trường bên ngoài của một ngôi nhà. Mặc dù kích thước của buồng HFM có thể chứa được một mẫu lớn bằng 12 x 12 x 4 inch, nhưng các bộ chuyển đổi thông lượng nhiệt được đặt ở trung tâm của các tấm trên và dưới, cho phép đo mọi hình dạng mẫu và kích thước nhỏ như 6 x 6 x 0,4 inch. Bằng cách hiệu chuẩn thích hợp của đầu dò thông lượng nhiệt theo tiêu chuẩn, và bằng cách đo nhiệt độ các tấm và tấm riêng rẽ, định luật dẫn nhiệt của Fourier, được sử dụng để tính toán độ dẫn nhiệt (λ):
λ= j⋅d ⁄ ΔT
j – mật độ dòng nhiệt (W/m²)
d – chiều dày mẫu (m)
ΔT – chênh lệch nhiệt độ qua mẫu (ºC)
ĐỘ DẪN NHIỆT CỦA GỖ THÔNG
Độ dẫn nhiệt 0,1213 W / mK, đối với gỗ thông là kết quả của phép đo HFM. Hiện nay, gỗ đã trở thành một thay thế cho gạch trong xây dựng nhà cửa. Sự thay đổi vật liệu xây dựng này có thể được quy cho độ dẫn nhiệt của gỗ mềm xấp xỉ 1/7 so với gạch. Nhờ tính dẫn nhiệt thấp hơn của vật liệu tường, tổn thất nhiệt từ trong ra ngoài được giảm thiểu trong thời tiết lạnh và chi phí sưởi ấm được giảm xuống.
Khi sử dụng HFM, người sử dụng có thể đạt mức độ chính xác tốt hơn 3% và độ lặp lại trong vòng 0,5%. Các kết quả nhận được phù hợp với độ dẫn nhiệt được đề xuất của gỗ mềm, là 0,12 W / mK, xác nhận độ chính xác cao của dụng cụ này. Máy đo lưu lượng nhiệt Thermtest HFM là một phương pháp đơn giản, nhanh chóng và chính xác để đo độ dẫn nhiệt của vật liệu từ một phép đo trạng thái ổn định, duy nhất.
Chân thành cảm ơn Thermtest đã cho phép S.L.S Technology đăng bài viết về thử nghiệm lên Website!
Link nghiên cứu gốc trên website của hãng: https://thermtest.com/applications/wood-thermal-conductivity-hfm