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Thermische Stabilität

Die Wärmeübertragung in einem porösen Medium wie dem Boden kann ein komplexer Prozess sein. Wärme wird durch Bodenfeststoffe und Wasser geleitet, aber auch als latente Wärme in den Bodenporen transportiert. Dies macht die Modellierung des Wärmeflusses im Boden sowohl interessant als auch komplex, da es sich um thermische und hydraulische Prozesse handelt.

Die Dampfbewegung durch die Poren kann erhebliche Mengen an latenter Wärme transportieren, aber wenn der Boden um die Wärmequelle nicht feucht genug ist, damit das Wasser zurückfließen und wieder verdampfen kann, trocknet der Boden an der Wärmequelle aus. Wenn das Erdreich um eine Wärmequelle wie ein Stromkabel austrocknet, kann es zu einem thermischen Durchgehen kommen, was zu einem Ausfall des Kabels führen kann. Die Kenntnis der thermischen Stabilität des Bodens kann Energietechnikern helfen, Stromverteilungssysteme genauer zu planen, um einen thermischen Durchschlag zu verhindern.

Genaue Berechnungen der Strombelastbarkeit hängen von gemessenen rho-Werten ab

In Anhang B des National Electrical Code (B.310.15(B)(2)) heißt es: "Typische Werte für den Wärmewiderstand (rho) sind wie folgt:

• Durchschnittlicher Boden (90 Prozent der USA) = 90
• Feuchte Böden (Küstengebiete, hoher Grundwasserspiegel) = 60
• Sehr trockener Boden (felsig oder sandig) = 120."

Wie jedoch viele Ingenieure, die "90" als sicheren und typischen rho-Wert verwendet haben, festgestellt haben, ist der NEC einfach falsch. Diese Zahlen sind im Grunde bedeutungslos, denn es gibt keinen "durchschnittlichen Boden", weder nass noch trocken.

90 ist nicht die magische Zahl

Vierzig Jahre Bodenwärme-Forschung zeigen das:

• Die rho-Werte von Boden und Gestein variieren von 10 bis 1000 ℃ cm/W.
• Es gibt keinen "typischen" Wert für 90% der Bodentypen.
• Der Wärmewiderstand von porösen Materialien wie Erde, Gestein und Beton variiert.
• Der spezifische Widerstand ändert sich mit der Dichte, dem Wassergehalt und der Temperatur des Bodens oder Betons.

Messen Sie, raten Sie nicht

Selbst in einem gut konzipierten unterirdischen Kabelsystem kann der Boden die Hälfte oder mehr des gesamten Wärmewiderstands ausmachen. Die thermischen Eigenschaften des Bodens und der Verfüllung sollten nicht einfach vorausgesetzt werden. Diese Eigenschaften lassen sich vor Ort und im Labor relativ leicht messen. Eine sichere, professionelle Installation erfordert die tatsächliche Messung und Bewertung des thermischen rho.

Ein in einer Lücke angegebener rho-Wert kann irreführend sein

Wenn in einem Bericht über den spezifischen Wärmewiderstand des Bodens nur steht "Boden X hat einen spezifischen Wärmewiderstand von XXX °C-cm/W", sollten Sie dies klären. Wie hoch war der Feuchtigkeitsgehalt? Wie dicht war der Boden verdichtet? Gibt es organische Stoffe im Boden? Bodenfeuchtigkeit, Dichte und Bodenbeschaffenheit sind entscheidende Faktoren bei der Bestimmung des Wärmewiderstands eines Bodens. Jede Angabe des spezifischen Wärmewiderstands zum Zweck der Planung sollte Angaben zum Feuchtigkeitsgehalt und zur Dichte enthalten. Eine physikalische Beschreibung des Bodens sollte ebenfalls enthalten sein. Die thermische Austrocknungskurve ist der umfassendste Weg, um den thermischen Widerstand des Bodens anzugeben. Thermische Austrocknungskurven können mit dem VARIOS Laborgerät automatisiert werden.

Tempos Einhaltung der ASTM- und IEEE-Standards

Sehen Sie hier, wie der TEMPOS Analysegerät für thermische Eigenschaften den ASTM- und IEEE-Normen entspricht, finden Sie hier.

Methoden der Bodenanalyse: Teil 4

Kapitel fünf der Soil Science Society of America (SSSA) Methods of Soil Analysis Part 4 befasst sich mit Bodenwärme. Die TEMPOS und VARIOS Sondennadelgrößen, Heizzeiten, Genauigkeitsspezifikationen und die interne Datenanalyse entsprechen oder übertreffen die Empfehlungen der SSSA-Methoden.

Prüfung der thermischen Eigenschaften

Das TEMPOS ist ein vollständig tragbarer Analysator für thermische Eigenschaften. Das VARIOS ist ein Laborgerät, das den Wärmewiderstand/die Leitfähigkeit im Labor als Funktion des Wassergehalts misst. Es erzeugt automatisch thermische Austrocknungskurven mit Hunderten von Datenpunkten. Beide Geräte verwenden die Methode der instationären Linienwärmequelle, die die Wasserbewegung reduziert, was die Messung beschleunigt und genauer macht. Die hochentwickelte Datenanalyse basiert auf mehr als 40 Jahren Forschungserfahrung im Bereich Wärme- und Stoffübertragung in Böden und anderen porösen Materialien.

Ausrüstung mieten

Sie möchten thermische Eigenschaften testen, sind aber noch nicht bereit, die volle Investition zu tätigen? Ziehen Sie in Erwägung, das TEMPOS oder VARIOS zu mieten, um die Daten zu erhalten, die Sie benötigen. Kontaktieren Sie METER für Preise, Verfügbarkeit und Details zur Miete.

Labor Dienstleistungen

Die genaue Messung der thermischen Eigenschaften von Materialien ist mit dem TEMPOS oder VARIOS einfach. Die Erstellung eines effektiven Messprotokolls und die sorgfältige Kontrolle wichtiger Faktoren, die sich auf die thermischen Eigenschaften auswirken, kann jedoch schwierig und zeitaufwändig sein.

Die Wissenschaftler von METER verfügen über mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Messung hochwertiger thermischer Eigenschaften. Wir bieten bequeme Labordienste für thermische Eigenschaften. Wenn Sie keine Zeit haben oder sich bei der Durchführung von Messungen thermischer Eigenschaften nicht ganz wohl fühlen, könnten unsere Dienstleistungen perfekt für Sie sein.

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Rho Ressourcen

• FAQs zum Wärmewiderstand lesen
• Erfahren Sie mehr über thermische Stabilität
• TEMPOS Benutzerhandbuch
• Siehe VARIOS für die automatische Erstellung von thermischen Austrocknungskurven
• Erdverlegte Stromkabel: Thermischer Widerstand des Bodens
• Leitfaden für die Anwendung des thermischen Widerstands
• Verstehen, wie sich rho bei wechselnder Dichte, Temperatur, Zusammensetzung und Wassergehalt der Aufschüttung verändert
• Erstellung von thermischen Austrocknungskurven für erdverlegte Kabelanwendungen
• TEMPOS Einhaltung der ASTM- und IEEE-Standards
• Lab-Ferrer's Spanish rho blog