بررسی انواع روش‌ها و بهینه‌سازی یک آزمایش گذرا برای اندازه‌گیری ضریب انتقال گرما در عایق دما بالای فیبری

نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

1 دکتری، دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده هوافضا، دانشگاه شهید ستاری، تهران، ایران

چکیده

اندازه‌گیری رسانایی گرمایی به دو روش پایا و گذرا انجام می‌شود. روش‌های گذرا به دلیل هزینه پایین‌تر و محدوده دمایی بالا در سال‌های اخیر تقریباً به طور کامل جایگزین روش‌های حالت پایا شده است. با این وجود در عایق‌های گرمایی فیبری دما بالا به ندرت از روش‌های گذرا استفاده می‌شود. به همین دلیل با وجود هزینه بالا، روش پایا صفحه داغ حفاظ‌دار هنوز پرکاربردترین روش به منظور اندازه‌گیری رسانایی گرمایی در عایق‌های فیبری است. هدف از این مقاله معرفی انواع روش‌های اندازه‌گیری رسانایی گرمایی و طراحی یک آزمایش گذرا برای اندازه‌گیری رسانایی گرمایی است. در آزمایش‌های گذرا دما در نقاط مختلف عایق در طول زمان اندازه‌گیری می‌شود و رسانایی گرمایی با توجه به تغییرات دما بر حسب زمان محاسبه می‌شود. آزمایش‌ بهینه معمولاً با هدف به حداقل رساندن داده‌های تجربی که از پارامترهای ورودی تاثیر نمی‌پذیرند طراحی می‌شود. در این پژوهش مکان بهینه حسگرهای گرمایی با فرض قرارگیری 1، 2 ،3، 4، 5 و 6 حسگر مختلف در فاصله {6}، {4 و ۷}، {1 و 6 و 7}، {۱ و 5 و 6 و 7}، {۱ و 5 و 6 و 7 و ۸} و {۱ و ۴ و 5 و 6 و 7 و ۸} سانتیمتری از لبه سرد عایق محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Torabi A, Abedian A, Mohammad Ali Farsi. An approximate methodology to simulate combined conduction-radiation heat transfer for multi-layer insulator. Scientia Iranica. 2019 Oct 13;0(0).
  • Yüksel N. The Review of Some Commonly Used Methods and Techniques to Measure the Thermal Conductivity of Insulation Materials [Internet]. www.intechopen.com. IntechOpen; 2016. Available from: https://www.intechopen.com/chapters/51497
  • Liu H, Liu J, Tian Y, Wu X, Li Z. Investigation of high temperature thermal insulation performance of fiber-reinforced silica aerogel composites. International Journal of Thermal Sciences. 2023 Jan;183:107827.
  • de Oliveira AFM, Magalhães E dos S, Zilnyk KD, Le Masson P, Nascimento EJG do. Numerical Estimation of Nonlinear Thermal Conductivity of SAE 1020 Steel. Computation. 2024 May 4;12(5):92.
  • Giampaolo D’Alessandro, Potenza M, Corasaniti S, Stefano Sfarra, Coppa P, Gianluigi Bovesecchi, et al. Modeling and Measuring Thermodynamic and Transport Thermophysical Properties: A Review. Energies [Internet]. 2022 Nov 22 [cited 2024 Nov 1];15(23):8807–7. Available from: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/23/8807
  • Chang CW, Liu CH, Wang CC. Review of Computational Schemes in Inverse Heat Conduction Problems. Smart Science. 2017 Dec 7;6(1):94–103.
  • Hammerschmidt U, Hameury J, Strnad R, Turzó-Andras E, Wu J. Critical Review of Industrial Techniques for Thermal-Conductivity Measurements of Thermal Insulation Materials. International Journal of Thermophysics. 2015 Apr 23;36(7):1530–44.
  • Yang I, Kim D. Uncertainty of thermal conductivity measurement at high temperatures using guarded hot plate apparatus. International Journal of Heat and Mass Transfer [Internet]. 2022 Dec 1 [cited 2023 Apr 28];198:123434.
  • D Fustinoni, Vitali L, Gramazio P, Niro A. Accurate contact resistance characterization for thermal conductivity measurement with the Heat Flow Meter method. Journal of Physics Conference Series. 2021 Apr 1;1868(1):012005–5.
  • ▷ Overview: 15 methods of thermal analysis [Internet]. Available from: https://www.linseis.com/en/methods/
  • Shorten BA. Thermal Property Determination Using Optimization of One-side Known Radiant Exposure [dissertation]. Blacksburg (VA): Virginia Tech; 2024.
  • Gembarovic, M. Löffler. An Application of DHW Algorithm for the Solution of Inverse Heat Conduction Problem. International journal of thermophysics. 2006 Jul 1;27(4):1264–73.
  • Kamran Daryabeigi. Thermal analysis and design of multi-layer insulation for re-entry aerodynamic heating. NASA STI Repository (National Aeronautics and Space Administration). 2001 Jun 11;
  • Pan W, Yi F, Zhuo L, Meng S. Identification of temperature-dependent thermal conductivity and experimental verification. Measurement Science and Technology. 2016;27(7):075005.
  • Necat Ozisik. Inverse Heat Transfer. Routledge; 2018.
  • Assael MJ, Antoniadis K, Danai Velliadou, Wakeham WA. Correct Use of the Transient Hot-Wire Technique for Thermal Conductivity Measurements on Fluids. International Journal of Thermophysics. 2023 Apr 17;44(6).
  • Heisig LM, Wulf R, Fieback TM. Investigation and Optimization of the Hot Disk Method for Thermal Conductivity Measurements up to 750 °C. International Journal of Thermophysics. 2023 Apr 12;44(6).
  • Ramos NP, Mariana, Gilmar Guimarães, Silva. Simultaneous Bayesian estimation of the temperature-dependent thermal properties of a metal slab using a three-dimensional transient experimental approach. International Journal of Thermal Sciences. 2022 May 7;179:107671–1.
  • Sekimoto Y, Abe R, Kojima H, Hiroaki Benten, Nakamura M. Error factors in precise thermal conductivity measurement using 3ω method for wire samples. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2023 Jan 5;148(6):2285–96.
  • Sagheby SH, Kowsary F. Experimental Design and Methodology for Estimation of Local Heat Transfer Coefficient in Jet Impingement Using Transient Inverse Heat Conduction Problem. Experimental Heat Transfer. 2009 Sep 30;22(4):300–15.
  • R. Taktak, Beck JV, Scott EP. Optimal experimental design for estimating thermal properties of composite materials. International Journal of Heat and Mass Transfer. 1993 Aug 1;36(12):2977–86.
  • Özisik MN, Orlande HRB. Inverse Heat Transfer. CRC Press; 2021.‏
  • Zhao S, Zhang B, He X. Temperature and pressure dependent effective thermal conductivity of fibrous insulation. International Journal of Thermal Sciences. 2009 Feb;48(2):440–8.
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 55، شماره 4 - شماره پیاپی 113
در حال تکمیل
بهمن 1404
صفحه 19-23

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار