The Investigation of Thermophysical Characteristics of Porous Insulation Materials Based on Burshtyn TPP Ash

• Autorzy: Koshlak Hanna , Kaczan Anna

Warianty tytułu

PL

Badanie właściwości termofizycznych porowatych materiałów izolacyjnych na bazie popiołu TPP Burshtyn

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thermophysical characteristics of porous thermal insulation materials (PTM) are generally determined by the structure, size, type and shape of pores, as well as by their mutual arrangement in the material. Thermal conductivity is one of the most important among these characteristics, is caused by different physical processes and can be reduced to three types: conduction, convection and radiation. Literature sources imply that thermal conductivity dependence is represented as an exponential function. These dependencies fail to have a sufficiently clear and pronounced nature and do not allow developing an analytical expression to describe this function, especially at high values of material density. In our experiments, the thermal conductivity coefficient was determined in the dry and sorption humidity states, not exceeding 20%. The thermal conductivity of porous thermal insulation materials was studied using an IT-λ-400 device. Cylindrical test specimens, 5 mm thick and 15 mm in diameter, were placed in the device and heated to 800°C. Within this temperature range, the material thermal conductivity was determined according to the standard procedure described in the device operating instructions. The observed data were processed using the designed experiment approach. Thermal conductivity is considered as the target function (Y, W/(m K)). The experiment was conducted according to the program of the central composite rotatable second-order design by Box-Hunter. The factors, studied in the previous series of experiments, are considered as controllable ones. Variable factors shall meet these criteria during experiment design process. 16 experiments were conducted at basic levels and supplemented by another 10 experiments at star points.

PL

Właściwości termofizyczne porowatych materiałów termoizolacyjnych (PTM) są ogólnie określone przez strukturę, wielkość, rodzaj i kształt porów, a także przez ich wzajemne rozmieszczenie w materiale. Przewodność cieplna jest jedną z najważniejszych spośród tych cech, jest spowodowana różnymi procesami fizycznymi i może być zredukowana do trzech rodzajów: przewodzenia, konwekcji i promieniowania. Źródła literatury sugerują, że zależność przewodności cieplnej jest reprezentowana jako funkcja wykładnicza. Zależności te nie mają wystarczająco wyraźnego charakteru i nie pozwalają na opracowanie analitycznego wyrażenia opisującego tę funkcję, szczególnie przy wysokich wartościach gęstości materiału. W naszych eksperymentach współczynnik przewodności cieplnej został określony w stanie suchym i wilgotności sorpcji, nie przekraczając 20%. Przewodność cieplną porowatych materiałów termoizolacyjnych badano za pomocą urządzenia IT-λ-400. Próbki cylindryczne o grubości 5 mm i średnicy 15 mm umieszczono w urządzeniu i ogrzano do 800°C. W tym zakresie temperatur przewodność cieplna materiału została określona zgodnie ze standardową procedurą opisaną w instrukcji obsługi urządzenia. Obserwowane dane zostały przetworzone przy użyciu zaprojektowanego podejścia eksperymentalnego. Przewodność cieplna jest uwzględniana jako funkcja celu (Y, W/(m K)). Eksperyment przeprowadzono zgodnie z programem centralnego obrotowego kompozytowego projektu drugiego rzędu firmy Box-Hunter. Zmienne czynniki muszą spełniać te kryteria podczas procesu projektowania eksperymentu. Przeprowadzono 16 eksperymentów na poziomach podstawowych i uzupełniono o kolejne 10 eksperymentów w punktach gwiazdowych.

Słowa kluczowe

EN

porous thermal insulation materials; thermal conductivity; convection; radiation; Burshtyn TPP ash; Box-Hunter

PL

porowate materiały termoizolacyjne; przewodnictwo cieplne; konwekcja; promieniowanie; popiół Bursthyn TPP; Box-Hunter

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 1
• Strony: 537--548
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Koshlak Hanna

• Kielce University of Technologies, Poland

autor

Kaczan Anna

• Kielce University of Technologies, Poland

Bibliografia

• Chudnovsky, A.F. (1962). Thermophysical characteristics of dispersed materials. State Publishing House of Physical and Mathematical Literature. 456.
• Dehghan, M., Valipour, M. S., Saedodin, S. (2016). Microchannels enhanced by porous materials: Heat transfer enhancement or pressure drop increment? Energy Conversion and Management, 110, 22-32.
• Kahveci, K. (2017). Modeling and numerical simulation of simultaneous heat and mass transfer during convective drying of porous materials. Textile Research Journal,0040517516635998.
• Koshlak, H., Pavlenko, A. (2019) Method of formation of thermophysical properties of porous materials | [Metoda formowania właściwości termofizycznych materiałów porowatych] Rocznik Ochrona Srodowiska, 2, 1253-1262.
• Muthtamilselvan, M., Kandaswamy P. K., and Jinho Lee, (2010). Hydromagnetic Mixed Convection in a Two-Sided LidDriven Porous Enclosure, Int. J. Fluid Mech. Res., 37, 406-423.
• Nield, D. A., Bejan, A. (2013) Heat transfer through a porous medium // Convection in Porous Media. Springer New York, 31-46.
• Pavlenko, A., Koshlak, H. (2019). Heat and mass transfer during phase transitions in liquid mixtures | [Przenoszenie ciepła i masy podczas przemian fazowych w mieszaninach ciekłych], Rocznik Ochrona Srodowiska, 21(1), 234-249.
• Pian, G. (2016). Porosity and pore size distribution of influenza on thermal conductivity of yttria-stabilized zirconia: Experimental findings and model predictions. Ceramics International, 42, 5802-5809.
• Tarasov, V.E. (2016). Heat transfer in fractal materials. International Journal of Heat and Mass Transfer, 93, 427-430.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).