بهینه‌سازی ضرایب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی فوم‌های پلیمری با استفاده از روش رویه پاسخ براساس یک مدل تئوری جدید

فوم های پلیمری یکی از بهترین کاندیداها به منظور ساخت عایق های حرارتی هستند. بر همین اساس بررسی خواص عایق حرارتی فوم های پلیمری، در سالیان اخیر مورد توجه جوامع علمی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر بهینه not;سازی خواص عایق حرارتی فوم های 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 5% است. همچنین نتایج نشان دادند که با کاهش چگالی فوم، ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی به ترتیب کاهش و افزایش می یابد. ضمن اینکه کاهش اندازه سلولی سبب کاهش ضریب هدایت حرارتی تشعشعی می شود. به منظور بهینه سازی ضرایب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ استفاده شد. نتایج حاکی از این بود که چگالی فوم 23/5کیلوگرم بر متر مکعب و اندازه سلولی 53میکرومتر، شرایط ساختاری بهینه هستند که در این شرایط هر دو ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی کمتر از 3میلی وات بر متر کلوین است. مطابق نتایج آشکار شد که داده های 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 تقریباً 30میلی وات بر متر کلوین خواهد بود که در بازه اندازه های سلولی مذکور، مقدار بسیار مطلوبی است.

Optimization of solid and radiation thermal conductivity of polymeric foams using response surface method based on a novel theoretical model

Polymeric foams are one of the best candidates for thermal insulation. Accordingly, to investigate the thermal insulation properties of polymeric foams has attracted the attention of scientific communities in recent years. In this study, optimization of thermal insulation properties of polymeric foams is performed from solid and radiation thermal conductivities points of view. In this regard, a theoretical model based on cell size and foam density is developed. The results of the developed theoretical model are verified in comparison to various experimental results. Based on the results, the error of the theoretical model is lesser than 5%. Decreasing the foam density increases and decreases the solid and radiation thermal conductivity, respectively. Also, the radiation thermal conductivity is decreased by reducing the cell size. Response surface method (RSM) is applied in order to optimize the solid and radiation thermal conductivities. The results illuminate that the foam density of 23.5 kg.m3 and cell size of 53 mu;m are the optimum conditions. At the optimum conditions, both of the solid and radiation thermal conductivities are lesser than 3 mW/mK. According to the results, the data obtained from developed theoretical model and RSM are in a good agreement. The total thermal conductivity is 30 mW/mK at optimum conditions which is a desirable value at aforementioned cell size range.