Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości celulozy jako materiału termoizolacyjnego w przegrodach budowlanych

Pietruszka Barbara, Gołębiewski Michał, Oleksiienko Olena

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 6

22--25

PL

Przy opracowywaniu nowych materiałów o lepszych parametrach termoizolacyjnych, stosowanych do poprawy efektywności energetycznej budynków ważna jest także niewielka energochłonność procesów produkcji. W tym kontekście zasadne jest badanie możliwości wykorzystania surowców z recyklingu. W artykule przedstawiono wyniki badań przewodności cieplnej celulozy w zależności od zawilgocenia, w dużym zakresie deklarowanej gęstości. Przewodność cieplna celulozy w stanie suchym jest prawie stała (średnia wartość λ = 0,041W/(m·K)) i nie zależy od gęstości objętościowej. Zawilgocenie materiału przy 50% i 80% RH wykazuje wzrost przewodności cieplnej w zależności od gęstości. Otrzymane wyniki potwierdzają potencjał celulozy jako materiału termoizolacyjnego przegród budowlanych.

EN

When developing new materials with better thermal insulation parameters to improve the energy efficiency of buildings, low energy consumption of production processes is also important. In this context, it is justified to investigate the possibilities of use of recycled resources. This paper presents the results of testing the thermal conductivity of cellulose depending on moisture content, in a large range of declared densities. The thermal conductivity of cellulose in the dry state is almost constant (on average λ = 0.041 W/(m·K)) and does not depend on the apparent density. The rise of the moisture content of the material at 50% and 80% RH shows an increase in thermal conductivity, depending on the density. The obtained results confirm the potential of cellulose as a thermal insulation material in building partitions.

2

Wybrane aspekty procesu krzepnięcia zachodzącego w wilgotnym złożu granularnym

Partyka Jacek

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 1-2

36--41

PL

W niniejszej pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące procesu krzepnięcia zachodzącego w wilgotnych granularnych ośrodkach porowatych, w których woda w wyniku oddziaływania niskich temperatur podlega przemianie fazowej. Tworząca się warstwa zakrzepła, której objętość jest większa od objętości wody, powoduje uszkodzenie struktury danego ośrodka porowatego. W opracowaniu przedstawiono charakterystykę materiałów porowatych, a także opis i sposób wyznaczenia podstawowych parametrów związanych z krzepnięciem w porowatych złożach granularnych. Ponadto, w ramach analizy teoretycznej procesu krzepnięcia w granularnym złożu, przedstawiono w pracy uproszczony model teoretyczny wilgotnego materiału porowatego, umożliwiający opracowanie odpowiednich wzorów teoretycznych opisujących zjawisko krzepnięcia. W celu weryfikacji teoretycznych rozwiązań problemu przedstawiono opis i budowę stanowiska badawczego do przeprowadzenia badań eksperymentalnych. Wykorzystując zdefiniowane wielkości bezwymiarowe i wzory, szczegółowo przedstawione w pracach innych badaczy, opracowano wykresy i zilustrowano je w pracy. Całość opracowania podsumowano wnioskami, które dotyczą dużego znaczenia praktycznego przedstawionych zagadnień, szczególnie dla stanu technicznego nawierzchni drogowych.

EN

This work presents issues related to the solidification process taking place in moist granular porous media in which water undergoes a phase change as a result of low temperatures. The characteristics of porous materials are also presented, as well as the description and method of determining the basic parameters related to solidification in porous granular deposits. Moreover, as part of the theoretical analysis of the solidification process in a granular bed, a simplified theoretical model of a wet porous material was presented, enabling the development of appropriate theoretical formulas describing the solidification phenomenon. In order to verify the theoretical solutions to the problem, a description and construction of a research stand for conducting experimental research were presented. Using defined dimensionless quantities and formulas, presented in detail in the works of other researchers, charts were developed and illustrated in the work. The entire study is summarized with conclusions that concern the great practical importance of the presented issues, especially for the technical condition of road surfaces.

3

Variable thermal conductivity and mass diffusivity effects in a free convective flow of doubly stratified non-darcian porous medium over a vertical plate

Suganthi R. K., Pullepu Babuji, Supriya P., Shanmugapriya M., Pop I.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2024

|

Vol. 29, no. 1

159--178

EN

The research in this article is carried out to study incompressible and unsteady free convective flow on a semi-infinite isothermal vertical plate in a doubly stratified non-Darcian porous media with variable mass diffusivity and variable thermal conductivity. The governing non-linear partial differential equations of flow were calculated by applying an implicit finite difference scheme of Crank-Nicolson type. Various parametric impacts on concentration profiles, temperature, velocity, as well Sherwood number, Nusselt number and skin friction, were examined and presented in graphs. It is examined that there exists a significant temperature decrease for high Darcy number in stratified fluids. Also, it is detected that the presence of stratification produces a considerable drop in skin friction while increases the mass and heat transfer rate. Comparison of current outcomes well agreed with the available solutions.

4

The impact of particle size in fluidized bed on heat transfer behavior: a review

Darweesh Ahmed Hammood, Weis Musa Mustafa

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

39-46

EN

This review paper explores the significance of fluidized bed heat exchangers in various industrial applications. By delving into the operation of fluidized beds as multiphase flow systems, the aim is to enhance their capabilities and efficiency. Key parameters such as minimum fluidization velocity and local gas holdup are crucial for characterizing the hydrodynamic behavior of materials within fluidized beds. Fluidization, achieved by passing atmospheric air through particulate solids, imparts fluid-like properties to the bed. Fluidized beds serve as reactors where this phenomenon takes place, offering several advantages in industrial processes, including high rates of heat and mass transfer, low pressure drops, and uniform temperature distribution. In future work, a focus on understanding and optimizing the fluidization process will contribute to further advancements in the performance of fluidized bed heat exchangers.

PL

W artykule przedstawiono przegląd literatury dotyczący znaczenia wymienników ciepła ze złożem fluidalnym w różnych zastosowaniach przemysłowych. Zwiększenie możliwości i wydajności złóż fluidalnych jest celem badań tych wielofazowych systemów przepływowych. Kluczowe parametry, takie jak minimalna prędkość fluidyzacji i lokalne zatrzymywanie gazu, mają kluczowe znaczenie dla scharakteryzowania zachowania hydro-dynamicznego materiałów w złożach fluidalnych. Fluidyzacja, osiągnięta poprzez przepuszczanie powietrza atmosferycznego przez cząstki stałe, nadaje złożu właściwości zbliżone do płynu. Złoża fluidalne służą jako reaktory, w których zachodzi zjawisko fluidyzacji, oferując szereg korzyści w procesach przemysłowych, w tym wysokie szybkości wymiany ciepła i masy, niskie spadki ciśnienia i równomierny rozkład temperatury. W przyszłych pracach skupienie się na zrozumieniu i optymalizacji procesu fluidyzacji przyczyni się do dalszego postępu w wydajności wymienników ciepła ze złożem fluidalnym.

5

Paper-sawdust composites: fabrication and comparison in terms of heat transfer and strength properties

Robert Ubong Williams, Ekong Sylvester Andrew, Akpan Samuel Sunday, Etuk Sunday Edet, Inyang Namdie Joseph, Agbasi Okechukwu Ebuka

Structure and Environment

|

2023

|

Vol. 15, no. 1

38--49

EN

This study was designed to examine the feasibility of recycling cassava effluent, sawdust, and unused paper products to enhance their utilization for beneficial purpose. Waste newspaper paste (WNP), Waste writing-paper paste (WWP), and Waste carton paper paste (WCP) were prepared and then used separately to similarly fabricate composite panels with Sawdust particle (SDP) proportioned at 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% by weight. The binder used was cassava starch slurry prepared from the effluent. Bulk density, water absorption, thermal conductivity, specific heat capacity, thermal diffusivity, nailability, and flexural strength were determined for the developed samples. From the results obtained, the samples were found to be light-weight and their thermal insulation performance improved with increasing proportions of the SDP. Though samples containing the WCP exhibited the best satisfactory performance, it was found that all the studied samples could perform more effectively and efficiently as ceilings compared to some of those reported in the literature. From scientific-economic viewpoint, valorizing the above-mentioned wastes as described in this paper could help to protect the environment and also yield value-added insulation ceilings for enhancement of sustainable building construction especially in tropical areas.

PL

Celem pracy było określenie możliwości recyklingu ścieków z manioku, trocin i odpadowych materiałów papierniczych w celu ich szerszego wykorzystania. Nitki z makulatury gazetowej (WNP), nitki z makulatury z papieru do pisania (WWP) i nitki z makulatury z kartonu (WCP) zostały przygotowane, a następnie użyte osobno do wytworzenia paneli kompozytowych z dodatkiem trocin (SDP) przy udziale masowym 0%, 25%, 50 %, 75% i 100%. Zastosowanym spoiwem była przygotowana z odcieku zawiesina skrobi z manioku. Dla przygotowanych próbek określono gęstość nasypową, nasiąkliwość, przewodność cieplną, ciepło właściwe, dyfuzyjność cieplną, zdolność do wbijania gwoździ i wytrzymałość na zginanie. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że próbki miały małą gęstość objętościową, a ich właściwości termoizolacyjne poprawiały się wraz ze wzrostem udziału trocin (SDP). Chociaż próbki zawierające WCP wykazywały najlepsze właściwości, stwierdzono, że z wszystkich badanych próbek można wytworzyć sufity o lepszych właściwościach w porównaniu z podobnymi opisanymi w literaturze. Z naukowo-ekonomicznego punktu widzenia zastosowanie wyżej wymienionych odpadów, jak opisano w tym artykule, może pomóc w ochronie środowiska, a także w uzyskaniu bardziej ciepłochronnych stropów, a co za tym idzie przyczyni się do rozwoju bardziej zrównoważonego budownictwa, zwłaszcza w obszarach tropikalnych.

6

Własności termofizyczne wybranych stali lufowych

Koniorczyk Piotr, Zieliński Mateusz

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2023

|

R, 52, z. 164

19--41

PL

Artykuł poświęcono badaniom własności termofizycznych, tzn. dyfuzyjności cieplnej, przewodności cieplnej, rozszerzalności cieplnej oraz ciepła właściwego wybranych stali lufowych. W typowych stalach lufowych, np. 30HN2MFA występuje przemiana strukturalna w temp. około 730℃, w której zachodzi skurcz materiału. Sposobem na podwyższenie trwałości luf jest zmiana rodzaju stali na taki, w którym ta przemiana nie zachodzi lub ma miejsce, ale w wyższych temperaturach. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych wszystkich wymienionych powyżej własności termofizycznych pięciu wybranych stali lufowych, tzn. 38HMJ, 30HN2MFA, DUPLEX 2205, WCL oraz MARAGING 350. Pomiary wykonano w zakresie temperatury od pokojowej do około 1100℃. W ten sposób utworzono bazę danych własności termofizycznych tych stali jako dane wejściowe do wykonania obliczeń wymiany ciepła w lufach broni strzeleckiej i armat.

EN

This paper is devoted to the study of thermophysical properties, i.e. thermal diffusivity, thermal conductivity, thermal expansion and specific heat of selected barrel steels.In typical barrel steels, e.g.30HN2MFA, a structural trans-formation occurs at about 730℃, at which material shrinkage occurs. The way to increase the durability of the barrels is to change the steel grade to one in which this transformation does not occur or does occur, but at higher temperatures. The paper presents the results of experimental studies of all the above-mentioned thermophysical properties of five selected barrel steels, i.e. 38HMJ, 30HN2MFA, DUPLEX 2205, WCL and MARAGING 350. Measurements were made in the range from room temperature to about 1100°C. In this way, a data-base of thermophysical properties of these steels was created as input data for the calculation of heat transfer in the barrels of small arms and cannons.

7

Prediction of air permeability and effective thermal conductivity of multifilament polyester yarn by finite element analysis

Siddiqui Muhammad Owais Raza, Farooq Salma, Husain Muhammad Dawood, Faisal Saira

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 1

6--18

EN

The effective thermal conductivity and air permeability of a multifilament polyester yarn used in sports T-shirts was investigated by computer modeling using finite element analysis (COMSOL Multiphysics, ABAQUS/CAE). It has been shown that the number of fibers, the porosity of the yarn and the proportion of fibers in the volume fraction of the yarn have a direct effect on the effective thermal conductivity and air permeability of the multifilament yarn. It was found that with the increase in the number of fibers, the porosity of the yarn decreases linearly, while the volume fraction of the fibers increases, and thus the effective thermal conductivity increases. In addition, air permeability decreases exponentially.

PL

Zbadano efektywne przewodzenie ciepła i przepuszczalność powietrza wielowłókienkowej przędzy poliestrowej stosowanej w koszulce sportowej poprzez modelowanie obliczeniowe z użyciem analizy elementów skończonych (COMSOL Multiphysics, ABAQUS/CAE). Wykazano, że liczba włókien, porowatość przędzy oraz udział objętościowy włókien w przędzy mają bezpośredni wpływ na przewodzenie ciepła i przepuszczalność powietrza przędzy wielowłókienkowej. Wraz ze wzrostem liczby włókien porowatość przędzy maleje liniowo, natomiast zwiększa się udział objętościowy włókien, a tym samym efektywne przewodnictwo cieplne. Ponadto przepuszczalność powietrza maleje wykładniczo.

8

Szacowanie wartości współczynnika przewodności cieplnej skał dolomitu głównego na podstawie składu mineralnego i porowatości

Przelaskowska Anna, Kubik Benedyk

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 1

3--10

PL

Jednym z niezbędnych parametrów do określenia warunków termicznych zbiornika geotermalnego jest współczynnik przewodności cieplnej skał. Przewodność cieplna zależy od innych własności skał, takich jak skład mineralny i porowatość. Do obliczenia wartości tego parametru można więc stosować modele matematyczne uwzględniające zarówno zawartość objętościową i przewodność cieplną poszczególnych minerałów i roztworów porowych, jak i strukturę skały. W pracy wykorzystano różnego rodzaju modele, od najprostszych, warstwowych, po bardziej skomplikowane modele inkluzji niesferycznych. Obliczone wartości zweryfikowano na podstawie pomiarów laboratoryjnych przewodności cieplnej. Badania wykonano na próbkach dolomitu charakteryzujących się mało zróżnicowanym składem mineralnym, a jednocześnie dużą zmiennością porowatości (od 3% do 27%). Parametr porowatości ma widoczny wpływ na dopasowanie poszczególnych modeli matematycznych. Najlepszą zbieżność wartości pomierzonych i wyliczonych uzyskano w przypadku próbek o wysokiej porowatości (powyżej 25%) za pomocą modelu średniej arytmetycznej. W przypadku próbek o niższej porowatości najlepsze dopasowanie otrzymano przy wykorzystaniu modelu średniej harmonicznej, modelu inkluzji sferycznych (przypadek skały składającej się ze sferycznych ziaren rozproszonych w roztworze porowym) oraz modeli inkluzji niesferycznych (przypadek porów w formie szczelin o kształcie dysków). Wszystkie modele dobrze odzwierciedlają trendy zmienności otrzymane dla wartości pomierzonych. Uzyskane korelacje charakteryzują się wysokimi współczynnikami determinacji R2, przekraczającymi 0,86. Wysoka jakość korelacji pozwoliła na wprowadzenie poprawki umożliwiającej przybliżenie wartości wymodelowanych do rzeczywistych. Otrzymane wyniki pozwoliły na dobór optymalnych modeli umożliwiających ocenę wartości przewodności cieplnej dolomitów na podstawie składu mineralnego. W przypadku skał o bardzo wysokiej, przekraczającej 25%, porowatości najlepiej dopasowuje się model średniej arytmetycznej. W przypadku pozostałych próbek najlepszą zgodność wartości wyliczonych i pomierzonych uzyskano po zastosowaniu poprawki; wyniki są bardzo zbliżone dla wszystkich zastosowanych modeli.

EN

Thermal conductivity is one of the parameters essential to determine thermal conditions of a geothermal reservoir. The value of this parameter depends on other rock properties, such as mineral composition and porosity. Therefore, mathematical models that take into account both the volumetric content and thermal conductivity of individual minerals and pore solutions as well as the rock structure, can be used to calculate the value of thermal conductivity. In this study, different types of mathematical models were used, from the simplest layer models to more complex non-spherical inclusion models. The calculated values were verified by laboratory measurements of thermal conductivity. The tests were carried out on dolomite samples characterized by similar mineral composition and varied porosity (from 3 to 27%). The porosity parameter has an apparent influence on particular mathematical models. The best fitting of measured and calculated values was obtained for samples with high porosity (above 25%), with the use of the arithmetic mean model. For samples with lower porosity, the best fit was obtained for harmonic mean, spherical inclusions (the case of a rock consisting of spherical grains dispersed in a pore solution), and non-spherical inclusions (the case of pores in the form of disc-shaped fractures) models. All models reflect well the variation trends obtained for the measured values. The correlations obtained are characterized by high determination coefficients R2, exceeding 0.86. Based on high quality correlations, a correction allowing to approximate the modelled values to the laboratory measured ones was introduced. The results made it possible to select optimum models for estimating the value of thermal conductivity of dolomites based on their mineral composition. For rocks of very high porosity, exceeding 25%, the arithmetic mean model fitted best. For the other samples, the best fit was obtained after applying a correction; the results are very similar for all models used.

9

Badania laboratoryjne nad zwiększeniem przewodności cieplnej płuczek wiertniczych przeznaczonych do wierceń geotermalnych

Błaż Sławomir, Zima Grzegorz, Jasiński Bartłomiej

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 5

338--348

PL

Jednym z potencjalnych kierunków rozwoju energetyki w Polsce jest wykorzystanie dla celów geotermalnych jako źródła energii głęboko zlokalizowanych wód o wysokich temperaturach. Udostępnianie złóż geotermalnych wiąże się z wysokimi wymogami stawianymi stosowanym płuczkom wiertniczym. Wysoka temperatura i ciśnienie panujące na dnie otworu wiertniczego są główną przyczyną zmiany parametrów reologicznych, ekwiwalentnej gęstości cyrkulacyjnej i objętości płuczki wiertniczej. Dlatego niezmiernie istotne jest, aby płuczka wiertnicza miała odpowiednią charakterystykę przewodnictwa cieplnego. Szczególnie ważne jest to w przypadkach wiercenia otworów, gdzie występująca różnica między ciśnieniem porowym a ciśnieniem szczelinowania jest niewielka. Właściwości termofizyczne, takie jak przewodność cieplna i ciepło właściwe płuczki wiertniczej, wpływają na wymianę ciepła i odgrywają zasadniczą rolę w profilu temperaturowym cieczy wiertniczych cyrkulujących w otworze. Przewodność cieplna i właściwa pojemność cieplna są zależne od składu płuczki wiertniczej, gęstości, właściwości reologiczno-strukturalnych i zawartości fazy stałej. W artykule przedstawiono badania przewodności cieplnej wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych przeznaczonych do wierceń geotermalnych. Określono wpływ podstawowych składników płuczki oraz środków do regulowania jej parametrów na właściwości termofizyczne. Zaprezentowane zostały wyniki badań z zakresu prac eksperymentalnych zmierzających do wyboru i zastosowania środków chemicznych poprawiających przewodność cieplną płuczek wiertniczych. Na podstawie analizy otrzymanych wyników z badań laboratoryjnych opracowano skład płuczki wiertniczej do wiercenia otworów geotermalnych charakteryzującej się zwiększonymi wartościami przewodności cieplnej przy zachowaniu wysokiej odporności na działanie wysokiej temperatury i ciśnienia.

EN

One of the potential directions of energy development in Poland is the use of deep waters with high temperatures as a source of energy for geothermal purposes. Accessing geothermal deposits is associated with exacting requirements in terms of the drilling muds used. The high temperature and pressure at the bottom of the borehole are the main cause of changes in rheological parameters, equivalent circulation density and drilling mud volume. Therefore, it is of the utmost importance that the drilling mud has adequate thermal conductivity characteristics. This is especially important in cases of drilling holes where the difference between the pore pressure and the fracture pressure is small. Thermophysical properties such as the thermal conductivity and heat capacity of the drilling mud affect heat transfer and play an essential role in the temperature profile of the drilling fluids circulating in the hole. Thermal conductivity and proper heat capacity depend on the drilling mud composition, density, rheological and structural parameters and solid phase content. The article presents the study of thermal conductivity of water based drilling muds intended for geothermal drilling. The influence of basic mud components and agents regulating its parameters on thermophysical properties was determined. The results of experimental research designed to select and apply chemicals to improve the thermal conductivity of drilling muds are presented. Based on the analysis of the results obtained from laboratory tests, a composition for drilling mud for drilling geothermal boreholes was created with enhanced thermal conductivity while maintaining strong resistance to high temperature and pressure.

10

Effects of variable fluid properties and mixed convection on biomagnetic fluid flow and heat transfer over a stretching sheet in the presence of magnetic dipole

Murtaza M. G., Alam Jahangir, Tzirtzilakis E. E., Shamshuddin Md., Ferdows M.

Journal of Power Technologies

|

2023

|

Vol. 103, nr 4

193--208

EN

This investigations covers the numerical analysis of a steady biomagnetic fluid flow (BFD) that passed through a two dimensional stretching sheet under the influence of magnetic dipole. The effect of fluid variable viscosity and thermal conductivity are also taken into consideration as assumed to vary as linear function of temperature. Our model mathematically formulated for BFD namely blood which consist of principles of magnetohydrodynamic (MHD) and ferrohydrodynamic (FHD), where blood treated as an electrically conducting fluid as well as polarization. Using similarity transformations, the governing system of partial differential equations are transferred into system of ordinary differential equations (ODE). The resulting coupled non linear ODE is numerically solved by employing bvp4c function technique available in MATLAB software. The effects of pertinent parameters namely ferromagnetic interaction parameter, magnetic field parameter, mixed convection parameter, viscosity variation parameter, Prandtl number, thermal conductivity parameter etc are plotted and discussed adequately for velocity and temperature profile as well as skin friction coefficient and rate of heat transfer. The results revels that velocity profile decreases as enhanced values of ferromagnetic number whereas temperature profile increased. Also found that skin friction coefficient reduces and rate of heat transfer increases by increasing values of thermal conductivity parameter and viscosity variation parameter. For numerical validation a comparisons has been made for some specific values with previous investigators. We hope that the present analysis will present in bio-medical and bio-engineering sciences.

11

Modeling and computer heat analysis of the proposed sample for testing hardenability of steel as a simplification of Grossman methods

Gierz Łukasz, Łykowski Wiktor, Fryczyński Ksawery

Journal of KONBiN

|

2023

|

Vol. 53, iss. 2

17--31

EN

The article presents a calculation model of the proposed sample to test the hardenability of steel to replace a series of samples - one. Previous studies have not included this type of sample shape. The FEM simulation of the sample was also compared with that of a cylindrical cross-sectional sample. The calculations made it possible to verify the initial assumption and provided new opportunities to develop a simplification of real steel hardenability tests of steel. Test results may also allow for the simplification of the designed structure. The work also includes perspectives on the development of the method.

PL

W artykule przedstawiono model obliczeniowy proponowanej próbki do badań hartowności stali celem zastąpienia serii próbek - jedną. Dotychczasowe badania nie obejmowały tego typu kształtu próbki. Symulacja MES próbki została także porównana z próbką cylindryczną na przekroju poprzecznym. Obliczenia pozwoliły na weryfikację przyjętego założenia początkowego i dostarczyły nowych możliwości opracowania uproszczenia badań rzeczywistych hartowności stali. Wyniki badań mogą pozwolić również na uproszczenie projektowanej konstrukcji. Praca zawiera także perspektywy rozwoju metody.

12

Combined Effect of Silicon Dioxide and Titanium Dioxide Nanoparticles on Concrete Properties

Al-Rbaihat Raed, Al-Marafi Mohammad Nour

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 12

319--335

EN

Nanoconcrete is an attractive research area because of its recent practical applications in building materials technologies. This study investigates the individual and combined effects of using nanoparticles in concrete mixtures as a cement substitute. Microscopic images are also used to determine changes in the microstructure of modified concrete in the present study. Concrete’s thermal and mechanical properties, including thermal conductivity (k), specific heat capacity (C), thermal diffusivity (α), and compressive strength (σ), are the leading concrete characteristics examined. The current study used different percentages (0%, 1%, 3%, and 5%) of nano-SiO2, nano-TiO2, and combined nano-SiO2/TiO2 particles as cement substitutes for 7 and 28 days of curing to examine the characteristics of nanoconcrete compared to conventional concrete (CC). The results indicated that adding individual nanoparticles to CC could improve concrete’s thermal and mechanical properties. Among the investigated nanomaterials (nano-SiO2, nano-TiO2, and combined nano-SiO2/TiO2 particles), nano-SiO2 was superior in that context. The optimal thermal properties of nanoconcrete were achieved when 5% nano-SiO2 (C-S5 specimen) was added. The k and α coefficients of sample C-S5 compared to the CC specimen were reduced by 65.6% and 80.3%, respectively, while the C coefficient was increased by 12.8%. Meanwhile, the optimal compressive strength coefficient of nanoconcrete was achieved when 3% nano-SiO2 (C-S3 specimen) was added, where the compressive strength coefficient of sample C-S3 compared to sample CC was increased by 19.6%. In contrast, for the combined effect, the thermal properties of concrete were improved, but the compressive strength coefficient of concrete was reduced. Overall, the present experimental findings offer valuable information about the impact of nanotechnology on high-performance concrete to save energy in buildings.

13

Studying the influence of waste glass and montmorillonite powders on the thermal conductivity and hardness of poly(methyl methacrylate) polymer matrix

Almansoori A., Ghadban R. A., Ali M. H., Sabri M. M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 118, nr 2

49--56

EN

Purpose: The present study aims to evaluate the effect of montmorillonite nanoclay (MMT) and waste glass powder (WGP) on the hardness and thermal conductivity of PMMA polymer composites. Thus, this study concentrates on the potential use of MMT and WGP as reinforcements, in different concentrations, in PMMA polymer matrix, with the expectation of improving the performance of PMMA polymer composites in various applications. Design/methodology/approach: There is a growing demand for PMMA with increased mechanical properties and thermal stability for applications where inorganic glass would fail. Montmorillonite (MMT) clay and Waste Glass Powder (WGP) have physical and chemical properties compatible with PMMA. Therefore, they could potentially enhance PMMA’s hardness and thermal conductivity. Silicon dioxide in glass silica and MMT and octahedral aluminium hydroxide sheet in MMT can strengthen both covalent and hydrogen bonding architecture in PMMA composite for better mechanical strength and thermal conductivity. Thus, PMMA composites were designed by combining MMT powder and WGP powder in different ratios before being incorporated into the PMMA polymer matrix and tested for hardness and thermal conductivity. Findings: The present study measured Brinell Hardness (HB) and electrical conductivity values of four PMMA composites containing different proportions of MMT and WGP. MMT/WGP filler mix had optimal hardiness (HB number = 74) when glass content was 1% (3MMT1G) or better still (HB number = 63) when an equal mix ratio was used (1MMT1G). PMMA composite with 3MMT1G also had the highest thermal conductivity (0.01899W/m.K-1). However, the higher the glass content, the lower the thermal conductivity of the PMMA composite. Thus, the present study has demonstrated that 3MMT1G filler was the best for enhancing the thermal and mechanical properties of PMMA composite. Research limitations/implications: The results of this study demonstrate the potential of this new composite material for a variety of applications. Further research is needed to explore the full potential of this material and to develop new and improved versions. Practical implications: Reusing waste glass as filler materials in composites requires minimal processing and therefore has lower environmental impacts than synthetic options. Originality/value: Experimental data from the present study has provided new insights into Glass/MMT mix design in PMMA composites. The PMMA composite containing 3MMT1G exhibited the best hardness and thermal conductivity characteristics. Thus, the present study has successfully optimised Glass/MMT mix design for PMMA composite for applications requiring these features.

14

Czujnik zawartości wodoru w gazie ziemnym

Cieślar Edward

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2023

|

Nr 6

2--5

PL

W niniejszym artykule opisano czujnik składu gazu pozwalający na badania dowolnych mieszanin trójskładnikowych. Opisano pierwotnie planowane zastosowanie czujnika, jego zasadę działania, budowę oraz możliwości zastosowania w badaniu udziału wodoru w składzie gazu ziemnego. Podano zalety proponowanego rozwiązania jak i jego ograniczenia.

EN

This article describes the gas composition sensor that allows testing of any ternary mixtures. The originally planned application of the sensor, its principle of operation, construction and applicability in testing the proportion of hydrogen in the composition of natural gas are described. The advantages of the proposed solution as well as its limitations are given.

15

Statistical Study on the Effect of Yarn Fineness on Heat and Mass Transfer Properties of Single Jersey Knitted Fabrics

Gunesoglu Sinem, Babalik Esin

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2023

|

Vol. 31, no. 5

1--9

EN

Heat and mass transfer properties of textile fabrics determine thermal comfort. This paper introduces a statistical study on the contribution of yarn fineness to the heat and mass transfer properties of single jersey cotton and polyester fabrics through relevant measurements. It is observed that yarn fineness affects those properties at different levels in differing fiber types.

16

Wpływ dodatku napowietrzającego na przewodność cieplną zapraw geopolimerowych

Kępniak Maja, Prochoń Piotr, Piątkiewicz Wojciech

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 3

186--193

PL

Artykuł dotyczy badań nad zrównoważonymi materiałami budowlanymi - zaprawami aktywowanymi alkaliami o dużej odporności termicznej. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem bezcementowego spoiwa z popiołów lotnych ze spalania węgla, metakaolinitu i zeolitu, aktywowanego alkalicznie [geopolimeru] z zastosowaniem piasku i pyłu perlitowego oraz mikrosfer jako dodatków potencjalnie zwiększających izolacyjność termiczną kompozytów. Celem badań była weryfikacja wpływu tych modyfikatorów na współczynnik przewodności cieplnej, wytrzymałość na ściskanie i mikrostrukturę zapraw bezcementowych. Wyniki pokazały, że najbardziej skutecznym dodatkiem okazał się piasek perlitowy w ilości 30%. Pozostałe badane wypełniacze lekkie nie zmieniły w znaczny sposób przewodności cieplnej badanych zapraw.

EN

The article deals with research on sustainable building materials - alkali-activated mortars with high temperature resistance. A cement-free alkali-activated binder [geopolymer] based on alkali-activated fly ash from coal combustion using perlite, perlite dust and cenospheres as filler. The object of the analysis was to study the effect of fillers on the coefficient of thermal conductivity, compressive strength and microstructure of the cementless mortars. The results showed that the most effective addition was perlite sand in the amount of 30%. The other tested lightweight fillers did not significantly change the thermal conductivity of the tested mortars.

17

The effect of graphene nanoparticles on the thermal conductivity enhancement of organic phase change material and its energy storage properties

Rolka Paulina, Lackowski Marcin

Archives of Thermodynamics

|

2023

|

Vol. 44, no 4

103--121

EN

Organic phase change materials (PCMs), which are typically used as the accumulating material in latent heat thermal energy storage, provide chemical and thermal stability, but have low thermal conductivity. This limits heat transfer rates and prolongs storage charging/discharging time. A method to improve the thermal conductivity of organic PCMs is to add nanomaterials with high thermal conductivity. The paper presents the research on the effect of the addition of graphene nanoparticles (GNPs) on the thermal conductivity of organic PCM (RT28 HC), and its energy storage properties. The transient hot wire and the pipe Poensgen apparatus methods were used to measure thermal conductivity, and the differential scanning calorimetry method was used to determine the heat capacity and phase change temperature. The achieved characteristics of thermal conductivity depending on the amount of added graphene nanoparticles (and stabilizer) indicate that GNPs allow to increase the thermal conductivity on average by 26–87% in the solid state and by 7–28% in the liquid, but this reduces the PCM heat capacity. Therefore, the paper indicates what mass fraction of dopants is optimal to achieve the greatest improvement in thermal conductivity of RT28 HC and its smallest reduction in heat capacity, to use this nano-enhanced PCM in practice.

18

Review of selected aspects of shaping of physical, mechanical and thermal properties and manufacturing technology of lightweight and ultra-lightweight autoclaved aerated concrete

Yakymechko Yaroslav, Jaskulski Roman, Banach Maciej, Perłowski Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

385--402

EN

The paper provides an overview of selected scientific articles presenting research carried out in recent years on methods for producing autoclaved aerated concrete. Traditional technologies are briefly presented, together with innovative solutions for the production of low-density and ultra-lowdensity materials. In addition to the presentation of the manufacturing methods themselves, the results of research into the properties of the autoclaved aerated concrete obtained and their dependence on the technology used are also presented. A subjective selection and review of articles covering research into the thermal conductivity of concrete, the technological factors influencing them and the ways in which they can be shaped was also carried out. A significant number of the cited articles do not function in the world scientific circulation due to the language barrier (they are mainly in Ukrainian). In the meantime, they contain interesting research results which can inspire further research into the issues discussed concerning the production technology and the thermal and strength properties of autoclaved aerated concrete, with particular emphasis on lightweight and ultra-lightweight concrete.

PL

W artykule dokonano przeglądu wybranych artykułów naukowych prezentujących prowadzone w ostatnich latach badania nad metodami wytwarzania betonu komórkowego. Przedstawiono skrótowo tradycyjne technologie oraz innowacyjne rozwiązania pozwalające uzyskać materiał o niskiej i bardzo niskiej gęstości. Poza prezentacją samych metod wytwarzania materiału przedstawiono także wyniki badań właściwości uzyskiwanego betonu komórkowego i ich zależność od zastosowanej technologii. Dokonano również subiektywnego wyboru i przeglądu artykułów obejmujących badania właściwości cieplnych betonu, czynników technologicznych mających na nie wpływ oraz sposobów ich kształtowania. Znaczna liczba cytowanych artykułów nie funkcjonuje w światowym obiegu naukowym ze względu na barierę językową (są one głównie w języku ukraińskim). Tymczasem zawierają one interesujące wyniki badań, które mogą być inspiracją do dalszych badań nad omawianymi zagadnieniami dotyczącymi technologii produkcji oraz właściwości cieplnych i wytrzymałościowych betonu komórkowego ze szczególnym uwzględnieniem betonu lekkiego i ultralekkiego.

19

Investigation of thermal conductivity of rubberized concrete as an energy-efficient building material and modeling by artificial intelligence

ipek Süleyman, Yaman Gonca Özer, Kılınç Cemre

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e168, 2023

EN

The main aim of this research is to investigate and mathematically express the relationship between the mixture proportions of rubberized concrete and its thermal conductivity performance. For that purpose, a dataset with a wide range of experimental variables was compiled from the studies available in the literature and one of the most important and widely used machine learning methods, called Artificial Neural Networks, was chosen to establish this mathematical expression strongly and consistently. Two important criteria were taken into consideration when compiling the dataset: firstly, the aggregate had to be of natural normal weight and secondly, the rubber aggregate had to be derived from waste tire and not treated. A reliable, functional, and robust empirical model to estimate the thermal conductivity coefficient of the rubberized concrete was generated in the scope of this study based on the input parameters like cement content (c), water-to-cement ratio (w/c), natural aggregate-to-cement ratio (na/c), rubber aggregate-to-cement ratio (ra/c), and rubber type (rt). The estimation capability of the model was validated using a dataset that the model never faced and was evaluated based on some statistical metrics like R2, MAPE, MSE, etc. The R2, MAPE, and MSE values of the trained model were about 0.984, 4.62%, and 0.002, respectively. Both validation and statistical evaluation results revealed that the model can accurately and reliably estimate the thermal conductivity coefficient of the rubberized concrete. Besides, the statistical metrics of the developed model were in the acceptable range for such models.

20

Influence of initial casting temperature on the properties and microstructure of ultra-light cement-based foam composites for energy-saving buildings

Zhang Yangkai, Sang Guochen, Zhao Caiyun, Guo Teng, Cui Xiaoling, Guo Zhiqiang, Zou Saisai

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e190, 2023

EN

The application of ultra-light cement-based foam composites (ULCF) in buildings has been verified as an effective way to achieve energy conservation in the building sector. However, the production process of ULCF is difficult to complete at the ideal constant temperature during practical industrial production due to cost control and other factors. The sun exposure and residual heat from the machines will cause the initial casting temperature of ULCF to be raised in the preparation process, which will inevitably have an impact on the macroscopic properties of ULCF. In this study, a series of tests were conducted to explore the effect of initial casting temperature (30–55 °C) on the macroscopic properties and microstructure of ULCF for the first time. The results indicated that the 28-day compressive strength of ULCF exhibited a tendency to first increase and then decrease with the increase of initial casting temperature, which was attributed to the variation of its internal pore structure. The thermal conductivity test shows that the thermal conductivity of ULCF existed a minimum value of 0.0651 Wm−1 K−1 when the initial casting temperature reached 40 °C. Meanwhile, SEM and XRD were employed to examine the microstructure and hydration products of ULCF with different initial casting temperatures. Furthermore, the internal pore structure parameters of ULCF were quantitatively analyzed through Image-Pro Plus software, and the results demonstrated that there is a critical value for the initial casting temperature of ULCF, which allows the internal pore structure of ULCF to have characteristics of small size and approximate spherical shape.