آنالیز و مدلسازی انتقال حرارت- قسمت ۱۵
معادلات(۲‑۱۹) و (۲‑۲۰) معمولا برای محاسبه هدایت حرارتی هم ارز (اکی‌والانت) کامپوزیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند زمانیکه قابلیت‌های اشتعال توسط مدل‌هایی که قبلا توصیف شده بود پیش‌بینی شده باشد.
در صورتیکه محاسبه هدایت حرارتی کامپوزیت در حال تجزیه تحت شرایط ایزوترمال توسط فرمول (۲‑۱۹) و (۲‑۲۰) امکان‌پذیر است، مدل تئوریک برای پیش‌بینی تغییرات هدایت بر اساس دما غیر قابل استفاده است.
اگرچه مدل‌های تحلیلی برای محاسبه تغییرات هدایت حرارتی مواد با دما معرفی شده‌اند، آنها فقط برای موادی که تجربه افزایش خطی پیوسته هدایت حرارتی با دما را دارند قابل استفاده است. در مورد کامپوزیت های پلیمری و ذغال که رفتاری غیر خطی نشان می دهند (تغییرات مکانیسم هدایت حرارت با دما) این معادله صادق نیست.
به عنوان مثال شکل ۲‑۱۸ تغییرات هدایت حرارتی کامپوزیت شیشه/اپوکسی با دما و در جهت ضخامت را نشان می دهد. [۵۰]
شکل ۲‑۱۸: تأثیر دما بر روی هدایت حرارتی در جهت ضخامت در کامپوزیت اپوکسی/الیاف شیشه.توسط Dimitrienko.
زمانیکه کامپوزیت فایبرگلاس به صورت ابتدایی تا بالایی دمای اتاق گرم می شود، هدایت حرارتی آنها به دلیل افزایش هدایت هم در الیاف و ماتریس پلیمری افزایش خواهد یافت.
زمانیکه به دمای پیرولیز ماتریس پلیمری برسیم، هدایت حرارتی به دلیل تشکیل شبکه ذغالی متخلخل افت می‌کند.
بعد از اتمام واکنش های پیرولیز، هدایت حرارتی دوباره به دلیل افزایش هدایت حرارتی ذغال با دما افزایش خواهد یافت.
به دلیل روابط پیچیده میان هدایت حرارتی و دما، ضروری است که اندازه گیری آزمایشگاهی خواص حرارتی در محدوده دمای موردنظر با تکنیک‌هایی مانند infra-Red flash thermography انجام گیرد. تکنیک پایه دیگر مانند گرمایش غیر یکنواخت کامپوزیت[۲۰۸] و اندازه گیری میزان هدایت حرارت در یک طول ثابت به وسیله ترموکوپل نیز قابل استفاده است.
پیش‌بینی تغییرات هدایت حرارتی با دما برای برخی کامپوزیت ها با منحنی مرتب شده حاصل از معادلات تجربی[۲۰۹] [۳۸, ۵۰, ۵۴] امکان‌پذیر است. این معادلات پیشنهاد می‌کنند هدایت‌های حرارتی لایه‌های اصلی و ذغال بصورت تجربی به دما به وسیله معادلات چند جمله‌ای مرتبط می‌شوند:
| برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت fumi.ir مراجعه نمایید. |
| (۲‑۲۲) |
و
| (۲‑۲۳) |
: ضرایب فیت منحنی[۲۱۰] برای لایه اصلی (j=1,2)
: ضرایب curve fit برای ماده ذغال (j=1,2,3,4)
شکل ۲‑۱۸ نشان دهنده تغییرات هدایت حرارتی کامپوزیت اصلی (Virgin) شیشه/فنولیک و ذغال با دما است.
نقاط داده[۲۱۱] نشان دهنده مقادیر آزمایشگاهی اندازه گیری شده است و نمودارها نشان می دهند که پیش بینی تغییرات هدایت حرارتی با به کار بردن معادلات(۲‑۲۲) و (۲‑۲۳) با مشاهدات تطابق خوبی دارد.
Dimitrienko و همکاران [۸۰] یک روش متناوب را برای محاسبه تغییرات هدایت حرارتی ماده کامپوزیت با افزایش دما پیشنهاد کردند:
