Gözenekli Kompozit • Malzemelerde lsı iletkenlik Katsayılarının Kuramsal •• Tespiti ve Ornek Uygulama Tülay YILDIZ Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Eğitimi Bölümü Bu çalışmada gözeneklki ompozit katı malzemelerde ısı iletkenliğinin tayiniiçinanalitik bir bağıntı geliştirilmiştir. Geliştirilen bağıntı uçucukülve poliropilen atıklarından üretilen kompozitmalzemeiçindeneysel olarakeldeedilenölçüm değerlerleriyle kıyaslanmıştır. Sonuçta geliştirilen analitik ısı iletkenlik katsayısı ile deneysel verilerinuyumiçinde olduğu görülmüştür. GİRİŞ Gözenekli katı malzemeler, gözenek içindeki durgun havanın ısı iletimine karşı direnç göstermeleri nedeniyle yalıtım özelliğine sahiptirler. Gözenek oranı arttıkça malzemenin ısı iletim katsayısı küçülmektedir. Bu nedenle, gözenekli malzemelerde gözeneğin ısı iletkenlik katsayısı, toplam ısı iletkenlik açısından önem taşımaktadır. Malzemelerde gözeneklilik ısı yalıtımı, enerji ekonomisi açısından önemli olup kompozit malzemelerin yalıtkan malzeme olarak kullanılabilirliği açısından toplam ısı iletkenlik katsayısı tespit edilmelidir. Mühendislik uygulanmalarında genişçe kullanılan gözenekli kompozit malzemelerde gözenek yapısı ve büyüklüğü ısı transferi açısından etkin olmaktadır. Katı malzeme ile farklı fazdaki gözenek hacmi arasındaki ısı transfer işlemi kompleks bir yapıya sahiptir. Katı ve gaz arasında iletim, taşınım ve radyasyonla ısı geçişi söz konusudur. Gözenek ortalama boyutunun 1 mm'den az olması durumunda gazın bir katı gibi davranması nedeniyle taşım ihmal edilebilmektedir [1,2). Gözenekli ortamlarla ilgili olarak yapılan çalışmalarda gözenek içindeki akışkan hareketi, ısı ve kütle transferi deneysel ve teorik olarak araştırılmıştır. Vafai (1984) değişken hacimli gözenekli ortamlarda ısı ve kütle transferini deneysel olarak, Whitaker (1977) gözenekli ortamlar için ısı ve kütle transferini teorik olarak incelemişlerdir [3,4]. Kaneko ve ark (1974) ise, gözenekli ortamlarda doğal konveksiyon şartları için araştırmalar yapmışlardır [5). Yapılan çalışmalarda genellikle gözenekli ortamlardaki ısı transferi ve akışkan akışı için ortalama hacim metodundan yararlanmışlardır. Ayrıca gözenekli ortamlarda zorlanmış ve doğal konveksiyon şartları altında ısı transferi ve kütle transferi Kaviany (1987), Fu ve ark (1996), Storesletten ve ark (1996) tarafından deneysel ve teorik olarak araştırılmıştır [6,7,8). Gözenekli kompozit ortamlar veya çok fazlı sistemlerde lSII iletkenlik katsayısının tayin problemi mühendislikte önem taşımaktadır (Şekil 1). İki fazlı sistemler konusunda Whitaker çalışmasında ısıl iletkenlik katsayısının tespiti için yerel ortalama hacimden faydalanmıştır [9). Çözüm gözenekli yapıların değişik geometrik şekillerine ve fazların birbirleriyle bağlantılı olup ve olmama durumuna göre belirlenmiştir (Şekil 2). Gözenekli ortamlarla ilgili çalışmalaYALmM • AGUSTOS2003 7 7
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=