بهینه سازی ضرایب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی فوم های پلیمری با استفاده از روش رویه پاسخ براساس یک مدل تئوری جدید

فوم­های پلیمری یکی از بهترین کاندیداها به منظور ساخت عایق­های حرارتی هستند. بر همین اساس بررسی خواص عایق حرارتی فوم­های پلیمری، در سالیان اخیر مورد توجه جوامع علمی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر بهینه سازی خواص عایق حرارتی فوم­های پلیمری از دو جنبه ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی صورت گرفته است. به این منظور مدلی تئوری بر مبنای چگالی فوم و اندازه سلولی ارائه شده است. صحت مدل تئوری ارائه شده در قیاس با نتایج تجربی متعددی به اثبات رسیده است. نتایج گویای این است که خطای مدل تئوری ارائه شده کمتر از ۵% است. همچنین نتایج نشان دادند که با کاهش چگالی فوم، ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی به ترتیب کاهش و افزایش می­یابد. ضمن اینکه کاهش اندازه سلولی سبب کاهش ضریب هدایت حرارتی تشعشعی می­شود. به منظور بهینه­سازی ضرایب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ استفاده شد. نتایج حاکی از این بود که چگالی فوم ۲۳/۵کیلوگرم بر متر مکعب و اندازه سلولی ۵۳میکرومتر، شرایط ساختاری بهینه هستند که در این شرایط هر دو ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی کمتر از ۳میلی وات بر متر کلوین است. مطابق نتایج آشکار شد که داده­های حاصل از مدل تئوری ارائه شده و روش رویه پاسخ تطابق مطلوبی با یکدیگر دارند. در این شرایط بهینه، ضریب هدایت حرارتی کلی فوم پلیمری تقریبا ۳۰میلی وات بر متر کلوین خواهد بود که در بازه اندازه­های سلولی مذکور، مقدار بسیار مطلوبی است.

کلیدواژه ها:

Theoretical model ، Foam density ، Cell size ، Thermal conductivity ، Response surface method ، مدل تئوری ، چگالی فوم ، اندازه سلولی ، ضریب هدایت حرارتی ، روش رویه پاسخ