ISO 8894-2:1990
(Main)Refractory materials — Determination of thermal conductivity — Part 2: Hot-wire method (parallel)
Refractory materials — Determination of thermal conductivity — Part 2: Hot-wire method (parallel)
Specifies a hot-wire method for the determination of the thermal conductivity of refractory products and materials. Is applicable at temperatures up to and including 1250°C and to materials with a thermal conductivity less than 25 W/(m.K); does not apply to electrically conducting materials.
Matériaux réfractaires — Détermination de la conductivité thermique — Partie 2: Méthode du fil chaud (parallèle)
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ISO
INTERNATIONAL
8894-2
STANDARD
First edition
19904 1-15
Refractory materials - Determination of
thermal conductivity i
Part 2:
Hot-wire method (parallel)
Ma tkiaux refrac taires - Determination de Ia conductivitb thermigue -
Partie 2: ABthode du 171 chaud (paralklel
Reference number
ISO 8894-2 : 1990 (E)
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ISO 8894-2 : 1990 (EI
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires ap-
proval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 88942 was prepared by Technical Committee ISO/TC 33,
Refractories, Sub-Committee SC 2, Methods of testing.
ISO 8894 consists of the following Parts, under the general title Refractory material, -
Determination o f thermal conduc tivity :
Part 7 : Hot- wir-e method (Cross-arra y)
- Part 2 : Ho t-wire method (parallel)
Annexes A and B of this part of ISO 8894 are for information only.
0 ISO 1990
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
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Printed in Switzerland
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ISO 8894-2 : 1990 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Determination of thermal
Refractory materials -
conductivity -
Part 2 :
Hot-wire method (parallel)
ISO 5022 : 1979, Shaped refractory products - Sampling and
1 Scope
acceptance testing.
1.1 This part of ISO 8894 specifies a hot-wire method for the
ISO 8894-1 : 1987, Refractory ma terials - Determination of
determination of the thermal conductivity of refractory prod-
thermal conduc tivity - Part 1: Ho t- wire me thod fcross-arra y).
ucts and materials.
1.2 The method is applicable at temperatures up to and in-
3 Definitions
cluding 1 250 OC and to materials whose thermal conductivity
is less than 25 W/(m-K). Electrically conducting materials are
For the purposes of this part of ISO 8894, the following defi-
excluded.
nitions apply.
1.3 Subject to the limits in 1.2 the method is applicable to 3.1 thermal conductivity, A,: Density of heat flow rate
powdered or granular materials (see 7.2). divided by temperature gradient.
NOTES The unit of thermal conductivity is the watt per metre-kelvin.
1 The thermal conductivity of bonded bricks and of prepared un-
shaped (monolithic) refractories may be affected by the appreciable
3.2 thermal diffusivity, a: Thermal conductivity divided by
amount of water that is retained after hardening or setting and is
heat capacity per unit volume.
released on firing. These materials may therefore require pre-
treatment; the nature and extent of such pre-treatment and the period
The unit of thermal diffusivity is the metre squared per second.
for which the test piece is held at the measurement temperature, as a
preliminary to carrying out the test, are details that are outside the
scope of this part of ISO 8894 and should be agreed between the
3.3 power, P: Product of current and potential differente.
Parties concerned.
The unit of power is the watt (volt-amperes).
2 In general it is difficult to make measurements on anisotropic
materials, particularly those containing fibres, and the use of this
method for such materials should also be agreed between the Parties
concerned.
4 Principle
The hot-wire method (parallel) is a dynamic measuring pro-
1.4 The determination of thermal conductivity by the hot-
cedure based on the measurement of the temperature increase
wire method (Cross-array) is the subject of ISO 8894-1.
at a certain location and at a specified distance from a linear
heat Source embedded between two test pieces.
The test pieces are heated in a furnace to a specified
2 Normative references
temperature and maintained at that temperature. Further local
The following Standards contain provisions which, through heating is provided by a linear electrical conductor (the hot
reference in this text, constitute provisions of this part of wire) that is embedded in the test piece and carries an electrical
ISO 8894. At the time of publication, the editions indicated current of known power that is constant in time and along the
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to length of the test piece.
agreements based on this part of ISO 8894 are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions A thermocouple is fitted at a specified distance from the hot
wire, the thermocouple leads running parallel to the wire (see
of the standards indicated below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards. figure 1). The increase in temperature as a function of time,
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ISO 8894-2 : 1990 (E)
measured from the moment the heating current is switched on, NOTE - An instrument of class 0,2 or better (sec IEC 51-2 : 1984,
Direc t ac ting indica ting ana fogue efec trical measuring ins trumen ts and
is a measure of the thermal conductivity of the material sf
their accessories - Part 2: Special requirements for amme ters and
which the test pieces are made.
voltmeters) is su ita ble.
5.6 Data acquisition System.
5 Apparatus
A temperature-time registration device with a sensitivity of at
5.1 Furnace, electrically heated, capable of taking one or
least 2 pV/cm or 0,05 pV/Digit, with a time resolution better
more test assemblies (see 6.2) up to a maximum temperature of
than 0,5 s, and a temperature measurement to 0,05 K.
1 250 OC. The temperature at any two Points in the region oc-
cupied by the test pieces shall not differ by more than 10 OC.
5.7 Containers (for use if the test is per-formed on powdered
The temperature measured on the outside of the test assembly
or granular material), having internal dimensions equal to those
during a test (of duration about 15 min) shall not vary by more
of the solid test assembly specified in clause 6, so that the test
than & 0,5 OC, and shall be known with an accuracy of + 5 OC.
assembly shall consist of two sections as specified in 6.2. The
bottom Container shall have four sides and a base, and the top
5.2 Hot wire, preferably of platinum or platinum/rhodium,
Container shall have four sides only, plus a detachable cover
about 200 mm in length and not exceeding 0,5 mm in diameter,
(sec figure 3).
the actual length being known to within & 0,5 mm. One end of
the wire is atttached to the lead for supply of the heating cur-
rent. This may also be a continuation of the wire itself, and shall
6 Test pieces
in any case be of the same diameter as the wire when within the
assembly. The other end is attached to a lead for measurement
of voltage drop, which shall be of diameter not greater than that
6.1 Sampling
of the hot wire when within the assembly. Leads outside the
assembly shall consist of two or more tightly twisted 0,5 mm
The number of items of the material to be tested shall be deter-
diameter wires. External to the furnace the current lead connec-
mined in accordance with ISO 5022 or another Standard
tions shall be made with heavy-gauge cable (20 A/2,5 mm2).
sampling plan.
NOTE - A hot wire made of base metal is also permitted, in which
6.2 Dimensions
event the lead wires shall be made of the same material and shall con-
form in other respects to the requirements of this sub-clause.
Esch test assembly shall consist of two identical test pieces,
not less than 200 mm x 100 mm x 50 mm in size.
5.3 Power supply to the hot wire, stabilized a.c., not vary-
ing in power by more than 2 % during the period of measure-
NOTE - lt is recommended that the size of each test piece
ment. A supply to the hot wire of at least 80 W is required
be 230mmx114mmx64mm or 230mm x 114mm x 76mm.
(equivalent to 250 W/m for a 200 mm long wire). A constant
Standard-size bricks may then be used as the pieces forming the test
power supply, if available, is to be preferred.
assembly, subject to the requirements of 6.3.
5.4 Differential pIatinum/platinum-rhodium thermo-
6.3 Surface flatness
couple (Type R or S), formed from a measurement thermo-
couple and a reference thermocouple connected in Opposition The sur-faces of the two test pieces forming the test assembly
(see figure 1). The leads of the measurement thermocouple
which are in contact with each other shall, if necessary, be
shall run parallel to the hot wire at a distance of ground so that the deviation from flatness between two Points
15 mm + 1 mm (see figure 2). The output of the reference
not less than 100 mm apart is not more than 0,2 mm.
thermocouple shall be kept stable by placing it between the top
outer face of the upper test piece and a cover of the same
6.4 Groove in dense materials
material as the test piece (see figure 1). The diameter of the
thermocouple wires shall be the same as that of the hot wire
In dense materials, a groove to accommodate the hot wire and
and the thermocouple wires shall be long enough to extend
the thermocouple shall be machined in either both the contact
outside the furnace where connections to the measuring ap-
faces or in the lower face only of the test assembly (see
paratus shall be made by wire of a different type. The external
figure 4). The width and depth of the groove shall permit the
connections of the thermocouple shall be isothermal.
arrangement shown in figure 4 to be achieved, where required.
NOTES
NOTE - Grooves in both faces will be necessary for materials of higher
1 Base metal thermocouples are also permitted for use at conductivity, e.g. greater than 5 W/(m.K).
temperatures below 1 000 OC.
2 An insulating cover and the test piece is
layer between the UPPer
allowed.
7 Procedure
5.5 Digital multimeter, for measuring the current in the hot
7.1 Arrange the test assembly ready for testing. Place the hot
wire and the voltage drop across it, and capable of measuring wire (5.2) and differential thermocouple (5.4) between the two
both to an accuracy of at least + O,5 %.
test pieces, with the hot wire along the centreline of the brick
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ISO 8894-2 : 1990 (E)
in table 1. The power levels are based on a recorder deflection
faces in contact with each other and cement them into the
of 0,8 x full-scale deflection for a given maximum duration of
grooves where appropriate, using a cement made from finely
the test (t ,.&, and table 1 also Shows the required accuracy for
ground test material mixed with a small amount of a suitable
the measurement of time (accuracy t).
binder (e.g. 2 % dextrin and water). Ensure that the wires are
cemented evenly, to allow equal heat transfer to the two test
NOTE - The appropriate level of power input to the hot wire will differ
pieces, as shown in figure 4.
from equipment to equipment and needs to be evaluated in preliminary
tests, but may eventually be based on experience.
7.2 If the test is being petformed on powdered or granular
material, fill the bottom Container (5.7) with the test material up
7.6 When the furnace reaches the test temperature,
...
ISO
NORME
INTERNATIONALE 8894-2
Première édition
1990-l 1-15
Matériaux réfractaires - Détermination de la
conductivité thermique -
Partie 2 :
Méthode du fil chaud (parallèle)
Refrac tory ma terials - Determina tion of thermal conductivity -
Part 2 : flot- wire method (parallel)
Numéro de référence
ISO 8894-2 : 1990 (FI
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ISO 8894-2 : 1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8894-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 33,
Matériaux réfractaires, sous-comité SC 2, Méthodes d’essais.
L’ISO 8894 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Matériaux
- Dé termina
ré frac taires tion de la conductivité thermique :
- Partie 1: Méthode du fl chaud (croisillon)
- Partie 2: Méthode du fil chaud (parallèle)
Les annexes A et B de la présente partie de I’ISO 8894 sont données uniquement à titre
d’information.
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE ISO 8894-2 : 1990 (FI
Matériaux réfractaires - Détermination de la conductivité
thermique -
Partie 2 :
Méthode du fil chaud (parallèle)
ISO 5022 : 1979, Produits réfractaires façonnés - Échantillon-
1 Domaine d’application
nage et contrôle de réception.
1 .l La présente partie de I’ISO 8894 prescrit une méthode de
ISO 8894-l : 1987, Matériaux réfractaires - Dé termina tion de
détermination de la conductivité thermique des produits et
la conductivité thermique - Partie 1: Méthode du fil chaud
matériaux réfractaires, dite «du fil chaud».
(croisillon).
1.2 La méthode est applicable à des températures inférieures
ou égales à 1 250 OC et à des matériaux dont la conductivité
3 Définitions
thermique est inférieure à 25 W/(mmK). Elle ne s’applique pas
aux matériaux conducteurs de l’électricité.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 8894, les défini-
tions suivantes s’appliquent.
1.3 Sous réserve des limites mentionnées en 1.2, la méthode
est applicable aux matériaux en poudre et en grains (voir 7.2).
3.1 conductivité thermique, Â. : Quotient de la densité du
NOTES flux thermique par le gradient de température.
1 La conductivité thermique des briques à liaison chimique et des
L’unité de conductivité thermique est le watt par mètre kelvin.
réfractaires non faconnés préparés (réfractaires monolithiques) peut
être modifiée en raison de la quantité d’eau qu’ils renferment encore
après durcissement ou prise et qui s’élimine lors du chauffage. Ces
3.2 diffusivité thermique, a: Quotient de la conductivité
matériaux peuvent donc nécessiter un traitement préalable; la nature et
thermique par la capacité thermique volumique.
l’importance de ce traitement ainsi que la durée pendant laquelle
l’éprouvette est maintenue à la température de mesure sont des détails
L’unité de diffusivité thermique est le mètre carré par seconde.
qui, bien que préalables à l’exécution de l’essai, dépassent le cadre de
la présente partie de I’ISO 8894 et doivent faire l’objet d’une conven-
tion entre les parties intéressées.
3.3 puissance, P: Produit du courant par la différence de
potentiel.
2 En général, il est difficile de mesurer les matériaux anisotropes et
plus particulièrement ceux qui contiennent des fibres; l’utilisation de la
L’unité de puissance est le watt (volt par ampère).
méthode pour ces matériaux doit faire l’objet d’un accord entre les par-
ties.
4 Principe
1.4 La détermination de la conductivité thermique par
la méthode dite «du fil chaud (croisillon)» fait l’objet de
La méthode du fil chaud (parallèle) est une méthode de mesure
I’ISO 8894-l.
dynamique basée sur le contrôle de l’élévation de la tempéra-
ture à un point donné et à une distance spécifiée d’une source
de chaleur linéaire encastrée entre deux éprouvettes.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par Chauffage des éprouvettes dans un four à une température
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
spécifiée et maintien à cette température. Chauffage local ulté-
tions valables pour la présente partie de I’ISO 8894. Au moment rieur par un conducteur électrique linéaire (le fil chaud) encastré
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
dans l’éprouvette et transportant un courant électrique de puis-
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des sance connue stable dans le temps et sur toute la longueur de
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 8894 sont invi-
l’éprouvette.
tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus
récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI Montage d’un thermocouple à une distance spécifiée du fil
chaud, les conducteurs du thermocouple étant parallèles au fil
et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné. (voir figure 1). L’augmentation de la température en fonction
1
---------------------- Page: 3 ----------------------
1s0 8894-2 : 1990 (FI
5.5 Multimètre numérique, pour la mesure du courant
du temps, mesurée à partir du moment du passage au courant
dans le fil chaud et la chute de tension. Le multimètre numéri-
électrique est une mesure de la conductivité thermique des
que doit permettre de mesurer ces deux valeurs avec une préci-
éprouvettes.
sion d’au moins + 0,5 %.
NOTE
5 Appareillage - Un appareil de la classe 02 ou d’une classe supérieure (voir
C El 51-2 : 1984, Appareils mesureurs électriques indicateurs analogi-
ques à action directe et leurs accessoires) - Partie 2: Spécifications
5.1 Four, chauffé électriquement, capable de porter une ou
particulières pour les ampèremètres et les voltmètres.
plusieurs éprouvettes (voir 6.2) à la température maximale de
1 250 OC. La différence de température entre deux points quel-
conques de la zone occupée par les éprouvettes ne doit pas
5.6 Système d’acquisition de données
dépasser 10 OC. La variation de la température hors de cette
zone pendant l’essai (d’une durée de 15 min environ) ne doit Un appareil d’enregistrement de la température et du temps
pas dépasser + 0,5 OC, et doit être connue avec une précision avec une sensibilité d’au moins 2 pV/cm ou 0,05 pV/Digit,
de k5 OC. une résolution du temps meilleure que 0,5 s, et une mesure de
la température à 0,05 K.
5.2 Fil chaud, de préférence en platine ou en platine rhodié,
d’environ 200 mm de longueur et d’un diamètre maximal de
5.7 Récipients (pour matériaux en poudre ou en grains), à
0,5 mm, la longueur réelle étant connue avec une précision de
utiliser lorsque les essais portent sur ce type de matériaux et
&0,5 mm. A une extrémité du fil est fixé le fil conducteur pour
dont les dimensions intérieures sont identiques à celles applica-
fournir le courant de chauffage. Celui-ci peut être le prolonge-
bles aux éprouvettes de matériaux solides, et spécifiées en 6.2,
ment du fil lui-même, et doit dans tous les cas être du même
concus de telle manière que le système d’essai soit composé de
diamètre que le fil à l’intérieur de l’éprouvette. L’autre extrémité
deux éléments comme indiqué en 6.2. Le récipient inférieur doit
est fixée au fil conducteur servant à mesurer la chute de ten-
avoir quatre côtés et un fond, et le récipient supérieur ne doit
sion. Le diamètre de ce dernier ne doit pas être supérieur à celui
comporter que quatre côtés seulement, un couvercle amovible
du fil chaud à l’intérieur de l’éprouvette. À l’extérieur de
étant prévu (voir figure 3).
l’éprouvette les conducteurs doivent être constitués de deux ou
plusieurs fils torsadé de 0,5 mm de diamètre. À l’extérieur du
four les connexions d’alimentation doivent être faites à l’aide de
câbles pour courant fort (20 A/2,5 mm2). 6 Éprouvettes
L’utilisation d’un fil chaud en métal est également autorisée;
NOTE -
en ce cas, les fils conducteurs doivent être de même matériau et doi- 6.1 Échantillonnage
vent, pour les autres critères, être conformes aux exigences de ce para-
graphe.
Le nombre de spécimens du matériau à soumettre aux essais
doit être déterminé conformément à I’ISO 5022 ou selon une
autre norme d’échantillonnage.
5.3 Alimentation fournie par le fil chaud, en courant
alternatif stabilisé, et dont la puissance ne varie pas de plus de
2% pendant la période de mesure. L’alimentation du fil chaud
6.2 Dimensions
en courant électrique doit être de 80 W au minimum (équivalent
à 250 W/m pour un fil de 200 mm de longueur). Une alimenta-
Chaque assemblage d ‘essai doit être constitué de deux élé-
tion en courant continu doit être choisie de préférence.
x 100 mm x 50 mm.
ments identiques d’au moins 200 mm
5.4 Thermocouple différentiel en platine ou en platine
NOTE - II est recommandé que la dimension de chaque élément soit
rhodié, (type R ou S) constitué d’un thermocouple de mesure de 230 mm x 114 mm x 64 mm ou 230 mm x 114 mm x 76 mm.
et d’un thermocouple de référence connectés en opposition Des briques de dimensions normalisées peuvent être utilisées comme
éléments constitutifs du montage d’essai, à condition qu’elles répon-
(voir figure 1). Les conducteurs du thermocouple de mesure
dent aux exigences de 6.3.
doivent être parallèles au fil chaud à une distance de
15 mm k 1 mm (voir figure 2). Le rendement du thermo-
couple de référence doit être maintenu stable en le placant
6.3 Planéité de surface
entre la face extérieure du haut de l’éprouvette supérieure et
une feuille du même matériau que l’éprouvette (voir figure 1).
Chaque surface des éléments constitutifs du montage d’essai
Le diamètre des fils du thermocouple doit être le même que
qui se trouve en contact avec un autre élément doit, si néces-
celui du fil chaud; les fils du thermocouple doivent être suffi-
saire, être rectifiée, de telle manière que l’écart de planéité entre
samment longs pour atteindre la sortie du four où des con-
deux points situés à 100 mm l’un de l’autre ne dépasse pas
nexions peuvent être réalisées par des fils d’une autre nature
0,2 mm.
jusqu’à l’appareil de mesure. Les connexions extérieures du
thermocouple doivent être isothermes.
64 Rain ure p ratiq uée dans les matéria ux
NOTES
dens es
1 À des températures inférieures à 1 000 OC, l’utilisation de thermo-
couples en métaux courants est également autorisée.
Dans les matériaux denses, la rainure destinée à recevoir le fil
et le thermocouple doit être pratiquée soit dans les deux faces
couche isolante entre la
2 II est autorisé d’utiliser optionnellement une
feuille protectrice et l’éprouvette supérieure. de contact, soit sur la face inférieure seulement (voir figure 4).
2
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Iso 8894-2 : 1990 (FI
rainure doivent permettre pour une sensibilité d’enregistrement choisie, une déviation
La largeur et la profondeur de la
disposition que montre la figure 4. d’au moins 60 %, et de préférence, de plus de 80 % de FSD
d’obtenir la
(échelle de déviation).
Les rainures sur les deux faces seront nécessaires pour
NOTE -
des matériaux de haute conductivité, par exemple, supérieure à
Pour le choix des puissances d’entrée pour une gamme donnée
5 W/(m.K).
de conductivités thermiques et de sensibilités d’enregistre-
ment, se reporter au tableau 1. Les niveaux de puissance
sont basés sur une déviation de l’enregistreur de 0’8 x FSD
7 Mode opératoire
pour une durée d’essai maximale (tmax), le tableau comporte
également la précision requise pour le mesurage du temps
(précision t) .
7.1 Préparer le montage d’essai. Placer le fil chaud (5.2) et le
thermocouple différentiel (5.4) entre les deux éprouvettes, le fil
NOTE - Le niveau approprié de la puissance d’entrée fournie au fil
chaud étant situé sur la ligne médiane de la face de la brique; le
chaud est différent d’un appareillage à l’autre et doit donc faire l’objet
cas échéant, les fixer dans les rainures à l’aide d’un ciment à
d’une évaluation basée sur des essais préliminaires ou sur l’expérience.
base d’une certaine quantité du matériau d’essai, finement
moulu, mélangé à une petite quantité de liant approprié (par
exemple, 2 % de dextrine et d’eau). S’assurer que les fils sont
7.6 Lorsque le four atteint la température d’essai, vérifier que
cimentés uniformément et permettent un transfert de chaleur
la température dans la zone occupée par les éprouvettes est
homogène vers les
...
ISO
NORME
INTERNATIONALE 8894-2
Première édition
1990-l 1-15
Matériaux réfractaires - Détermination de la
conductivité thermique -
Partie 2 :
Méthode du fil chaud (parallèle)
Refrac tory ma terials - Determina tion of thermal conductivity -
Part 2 : flot- wire method (parallel)
Numéro de référence
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8894-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 33,
Matériaux réfractaires, sous-comité SC 2, Méthodes d’essais.
L’ISO 8894 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Matériaux
- Dé termina
ré frac taires tion de la conductivité thermique :
- Partie 1: Méthode du fl chaud (croisillon)
- Partie 2: Méthode du fil chaud (parallèle)
Les annexes A et B de la présente partie de I’ISO 8894 sont données uniquement à titre
d’information.
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Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
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Matériaux réfractaires - Détermination de la conductivité
thermique -
Partie 2 :
Méthode du fil chaud (parallèle)
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1 Domaine d’application
nage et contrôle de réception.
1 .l La présente partie de I’ISO 8894 prescrit une méthode de
ISO 8894-l : 1987, Matériaux réfractaires - Dé termina tion de
détermination de la conductivité thermique des produits et
la conductivité thermique - Partie 1: Méthode du fil chaud
matériaux réfractaires, dite «du fil chaud».
(croisillon).
1.2 La méthode est applicable à des températures inférieures
ou égales à 1 250 OC et à des matériaux dont la conductivité
3 Définitions
thermique est inférieure à 25 W/(mmK). Elle ne s’applique pas
aux matériaux conducteurs de l’électricité.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 8894, les défini-
tions suivantes s’appliquent.
1.3 Sous réserve des limites mentionnées en 1.2, la méthode
est applicable aux matériaux en poudre et en grains (voir 7.2).
3.1 conductivité thermique, Â. : Quotient de la densité du
NOTES flux thermique par le gradient de température.
1 La conductivité thermique des briques à liaison chimique et des
L’unité de conductivité thermique est le watt par mètre kelvin.
réfractaires non faconnés préparés (réfractaires monolithiques) peut
être modifiée en raison de la quantité d’eau qu’ils renferment encore
après durcissement ou prise et qui s’élimine lors du chauffage. Ces
3.2 diffusivité thermique, a: Quotient de la conductivité
matériaux peuvent donc nécessiter un traitement préalable; la nature et
thermique par la capacité thermique volumique.
l’importance de ce traitement ainsi que la durée pendant laquelle
l’éprouvette est maintenue à la température de mesure sont des détails
L’unité de diffusivité thermique est le mètre carré par seconde.
qui, bien que préalables à l’exécution de l’essai, dépassent le cadre de
la présente partie de I’ISO 8894 et doivent faire l’objet d’une conven-
tion entre les parties intéressées.
3.3 puissance, P: Produit du courant par la différence de
potentiel.
2 En général, il est difficile de mesurer les matériaux anisotropes et
plus particulièrement ceux qui contiennent des fibres; l’utilisation de la
L’unité de puissance est le watt (volt par ampère).
méthode pour ces matériaux doit faire l’objet d’un accord entre les par-
ties.
4 Principe
1.4 La détermination de la conductivité thermique par
la méthode dite «du fil chaud (croisillon)» fait l’objet de
La méthode du fil chaud (parallèle) est une méthode de mesure
I’ISO 8894-l.
dynamique basée sur le contrôle de l’élévation de la tempéra-
ture à un point donné et à une distance spécifiée d’une source
de chaleur linéaire encastrée entre deux éprouvettes.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par Chauffage des éprouvettes dans un four à une température
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
spécifiée et maintien à cette température. Chauffage local ulté-
tions valables pour la présente partie de I’ISO 8894. Au moment rieur par un conducteur électrique linéaire (le fil chaud) encastré
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
dans l’éprouvette et transportant un courant électrique de puis-
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des sance connue stable dans le temps et sur toute la longueur de
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 8894 sont invi-
l’éprouvette.
tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus
récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI Montage d’un thermocouple à une distance spécifiée du fil
chaud, les conducteurs du thermocouple étant parallèles au fil
et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné. (voir figure 1). L’augmentation de la température en fonction
1
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1s0 8894-2 : 1990 (FI
5.5 Multimètre numérique, pour la mesure du courant
du temps, mesurée à partir du moment du passage au courant
dans le fil chaud et la chute de tension. Le multimètre numéri-
électrique est une mesure de la conductivité thermique des
que doit permettre de mesurer ces deux valeurs avec une préci-
éprouvettes.
sion d’au moins + 0,5 %.
NOTE
5 Appareillage - Un appareil de la classe 02 ou d’une classe supérieure (voir
C El 51-2 : 1984, Appareils mesureurs électriques indicateurs analogi-
ques à action directe et leurs accessoires) - Partie 2: Spécifications
5.1 Four, chauffé électriquement, capable de porter une ou
particulières pour les ampèremètres et les voltmètres.
plusieurs éprouvettes (voir 6.2) à la température maximale de
1 250 OC. La différence de température entre deux points quel-
conques de la zone occupée par les éprouvettes ne doit pas
5.6 Système d’acquisition de données
dépasser 10 OC. La variation de la température hors de cette
zone pendant l’essai (d’une durée de 15 min environ) ne doit Un appareil d’enregistrement de la température et du temps
pas dépasser + 0,5 OC, et doit être connue avec une précision avec une sensibilité d’au moins 2 pV/cm ou 0,05 pV/Digit,
de k5 OC. une résolution du temps meilleure que 0,5 s, et une mesure de
la température à 0,05 K.
5.2 Fil chaud, de préférence en platine ou en platine rhodié,
d’environ 200 mm de longueur et d’un diamètre maximal de
5.7 Récipients (pour matériaux en poudre ou en grains), à
0,5 mm, la longueur réelle étant connue avec une précision de
utiliser lorsque les essais portent sur ce type de matériaux et
&0,5 mm. A une extrémité du fil est fixé le fil conducteur pour
dont les dimensions intérieures sont identiques à celles applica-
fournir le courant de chauffage. Celui-ci peut être le prolonge-
bles aux éprouvettes de matériaux solides, et spécifiées en 6.2,
ment du fil lui-même, et doit dans tous les cas être du même
concus de telle manière que le système d’essai soit composé de
diamètre que le fil à l’intérieur de l’éprouvette. L’autre extrémité
deux éléments comme indiqué en 6.2. Le récipient inférieur doit
est fixée au fil conducteur servant à mesurer la chute de ten-
avoir quatre côtés et un fond, et le récipient supérieur ne doit
sion. Le diamètre de ce dernier ne doit pas être supérieur à celui
comporter que quatre côtés seulement, un couvercle amovible
du fil chaud à l’intérieur de l’éprouvette. À l’extérieur de
étant prévu (voir figure 3).
l’éprouvette les conducteurs doivent être constitués de deux ou
plusieurs fils torsadé de 0,5 mm de diamètre. À l’extérieur du
four les connexions d’alimentation doivent être faites à l’aide de
câbles pour courant fort (20 A/2,5 mm2). 6 Éprouvettes
L’utilisation d’un fil chaud en métal est également autorisée;
NOTE -
en ce cas, les fils conducteurs doivent être de même matériau et doi- 6.1 Échantillonnage
vent, pour les autres critères, être conformes aux exigences de ce para-
graphe.
Le nombre de spécimens du matériau à soumettre aux essais
doit être déterminé conformément à I’ISO 5022 ou selon une
autre norme d’échantillonnage.
5.3 Alimentation fournie par le fil chaud, en courant
alternatif stabilisé, et dont la puissance ne varie pas de plus de
2% pendant la période de mesure. L’alimentation du fil chaud
6.2 Dimensions
en courant électrique doit être de 80 W au minimum (équivalent
à 250 W/m pour un fil de 200 mm de longueur). Une alimenta-
Chaque assemblage d ‘essai doit être constitué de deux élé-
tion en courant continu doit être choisie de préférence.
x 100 mm x 50 mm.
ments identiques d’au moins 200 mm
5.4 Thermocouple différentiel en platine ou en platine
NOTE - II est recommandé que la dimension de chaque élément soit
rhodié, (type R ou S) constitué d’un thermocouple de mesure de 230 mm x 114 mm x 64 mm ou 230 mm x 114 mm x 76 mm.
et d’un thermocouple de référence connectés en opposition Des briques de dimensions normalisées peuvent être utilisées comme
éléments constitutifs du montage d’essai, à condition qu’elles répon-
(voir figure 1). Les conducteurs du thermocouple de mesure
dent aux exigences de 6.3.
doivent être parallèles au fil chaud à une distance de
15 mm k 1 mm (voir figure 2). Le rendement du thermo-
couple de référence doit être maintenu stable en le placant
6.3 Planéité de surface
entre la face extérieure du haut de l’éprouvette supérieure et
une feuille du même matériau que l’éprouvette (voir figure 1).
Chaque surface des éléments constitutifs du montage d’essai
Le diamètre des fils du thermocouple doit être le même que
qui se trouve en contact avec un autre élément doit, si néces-
celui du fil chaud; les fils du thermocouple doivent être suffi-
saire, être rectifiée, de telle manière que l’écart de planéité entre
samment longs pour atteindre la sortie du four où des con-
deux points situés à 100 mm l’un de l’autre ne dépasse pas
nexions peuvent être réalisées par des fils d’une autre nature
0,2 mm.
jusqu’à l’appareil de mesure. Les connexions extérieures du
thermocouple doivent être isothermes.
64 Rain ure p ratiq uée dans les matéria ux
NOTES
dens es
1 À des températures inférieures à 1 000 OC, l’utilisation de thermo-
couples en métaux courants est également autorisée.
Dans les matériaux denses, la rainure destinée à recevoir le fil
et le thermocouple doit être pratiquée soit dans les deux faces
couche isolante entre la
2 II est autorisé d’utiliser optionnellement une
feuille protectrice et l’éprouvette supérieure. de contact, soit sur la face inférieure seulement (voir figure 4).
2
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Iso 8894-2 : 1990 (FI
rainure doivent permettre pour une sensibilité d’enregistrement choisie, une déviation
La largeur et la profondeur de la
disposition que montre la figure 4. d’au moins 60 %, et de préférence, de plus de 80 % de FSD
d’obtenir la
(échelle de déviation).
Les rainures sur les deux faces seront nécessaires pour
NOTE -
des matériaux de haute conductivité, par exemple, supérieure à
Pour le choix des puissances d’entrée pour une gamme donnée
5 W/(m.K).
de conductivités thermiques et de sensibilités d’enregistre-
ment, se reporter au tableau 1. Les niveaux de puissance
sont basés sur une déviation de l’enregistreur de 0’8 x FSD
7 Mode opératoire
pour une durée d’essai maximale (tmax), le tableau comporte
également la précision requise pour le mesurage du temps
(précision t) .
7.1 Préparer le montage d’essai. Placer le fil chaud (5.2) et le
thermocouple différentiel (5.4) entre les deux éprouvettes, le fil
NOTE - Le niveau approprié de la puissance d’entrée fournie au fil
chaud étant situé sur la ligne médiane de la face de la brique; le
chaud est différent d’un appareillage à l’autre et doit donc faire l’objet
cas échéant, les fixer dans les rainures à l’aide d’un ciment à
d’une évaluation basée sur des essais préliminaires ou sur l’expérience.
base d’une certaine quantité du matériau d’essai, finement
moulu, mélangé à une petite quantité de liant approprié (par
exemple, 2 % de dextrine et d’eau). S’assurer que les fils sont
7.6 Lorsque le four atteint la température d’essai, vérifier que
cimentés uniformément et permettent un transfert de chaleur
la température dans la zone occupée par les éprouvettes est
homogène vers les
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.