Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Badania właściwości cieplnych materiałów ochron osobistych

100%

Pietrak K. , Kubiś M. , Wiśniewski T. S.

|

tom Nr 58 (tom 2) (2)

173--192

PL

Właściwości cieplne materiałów wykorzystywanych do produkcji ochron osobistych strażaków zostały wyznaczone w zakresie temperatur 25÷200°c. Badania obejmowały materiały stosowane w ubraniach specjalnych i elementach hełmu strażackiego. Ciepło właściwe materiałów zostało wyznaczone metodą skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC, ang. Differential Scanning Calorimetry), natomiast dyfuzyjność cieplna metodą impulsu cieplnego (LFA, ang. Laser Flash Analysis). Zbadano przykładowy zestaw tkanin pochodzący z ubrania specjalnego. Badanie dotyczyło zarówno zestawu fabrycznie nowego, jak i poddanego uprzednio obciążeniom cieplnym. Dodatkowo, wykonano symulację warunków pocenia się strażaka i porównano wyznaczone wartości efektywnego ciepła właściwego dla siedmiu różnych pakietów materiałowych w warunkach zawilgocenia oraz dla próbek suchych. Pozwoliło to na określenie wpływu rzeczywistych warunków użytkowania ubrań specjalnych na ich właściwości cieplne.

EN

Thermal properties of materials used for production of firefighters’ personal protective equipment have been determined in the temperature range of 25÷200°C. The research regarded materials used in garments and helmet. The specific heats of materials have been determined with use of Differential Scanning Calorimetry (DSC) whereas the thermal diffusivities were obtained by Laser Flash Analysis (LFA). The set of fabrics applied in protective garments offered by domestic manufacturer was tested, including factory -new clothing as well as sample previously subjected to heat load. Additionally, simulation of firefighter sweating was performed and its influence on effective specific heat values of seven different sets of fabrics was investigated. The latter measurements allowed to evaluate the influence of real service conditions on the thermal properties of protective clothing.

2

Effect of particle shape and imperfect filler-matrix interface on effective thermal conductivity of epoxy-aluminum composite

88%

Pietrak K. , Kubiś M. , Langowski M. , Kropielnicki M. , Wultański P.

|

2017

|

tom R. 17, nr 4

183--188

EN

The predictions of major effective medium models and 2-dimensional numerical models implemented in Ansys Fluent were tested against the results of experimental measurements of macroscopic thermal conductivity for a polymer filled with aluminum powder. The examined composite may be regarded as a representative of materials used for heat management purposes, for example for the manufacture of electronic device housings. The study demonstrates the effect of particle shape and imperfect filler-matrix interface on the theoretical value of thermal conductivity of the considered material. It also creates the opportunity to discuss the versatility and accuracy of various methods devised to predict the effective thermal conductivity of heterogeneous materials. It was found that the effective medium approximation proposed by Duan et al., which considers the effect of the particle aspect ratio, outrivaled other predictive schemes in accuracy and cost-effectiveness. Effective medium approximations that assume spherically-shaped reinforcement as well as finite volume models implemented in Ansys Fluent, greatly underestimated the parameter in question.

PL

Przewidywania popularnych, analitycznych modeli predykcyjnych efektywnej przewodności cieplnej kompozytów cząsteczkowych zostały porównane z danymi eksperymentalnymi uzyskanymi dla kompozytów polimerowych napełnionych proszkiem aluminiowym oraz z wynikami obliczeń numerycznych wykonanych metodą objętości skończonych w programie Ansys Fluent. Testowany materiał reprezentuje grupę materiałów stosowanych w technice cieplnej, np. do wytwarzania obudów urządzeń elektronicznych. Wyniki badania pokazują efekt kształtu wtrąceń oraz niedoskonałego kontaktu termicznego na granicy zbrojenie-osnowa na teoretyczną wartość efektywnej przewodności cieplnej rozważanego materiału. Są też podstawą do dyskusji na temat wad i zalet stosowania analitycznych metod przewidywania przewodności cieplnej materiałów kompozytowych (tzw. effective medium models). Najlepszą zgodność z eksperymentem otrzymano za pomocą jednego z modeli analitycznych (Duan i in.), który uwzględnia wydłużony kształt cząsteczek napełniacza. Przewidywania modeli analitycznych zakładających sferyczny kształt cząsteczek okazały się silnie zaniżone, podobnie jak przewidywania dwuwymiarowych modeli numerycznych zaimplementowanych w środowisku Ansys Fluent.

3

Walidacja modelu przepływu ciepła i wilgoci przez ubiór ochronny

75%

Łapka P. , Furmański P. , Bugaj M. A. , Cieślikiewicz Ł. , Pietrak K. , Kubiś M. , Wiśniewski T. S.

|

tom Nr 58 (tom 2) (2)

231--251

PL

W artykule przedstawiono zaawansowany model matematyczny i numeryczny transportu ciepła i masy w wielowarstwowych ubraniach ochronnych, które były poddane działaniu wysokiej temperatury otoczenia lub dużych radiacyjnych strumieni ciepła emitowanych przez gorące ciała. Zaproponowany model uwzględniał przewodzenie ciepła i promieniowanie cieplne w warstwach tkaniny o spektralnych właściwościach optycznych i w szczelinach powietrznych oraz transport energii związany z dyfuzją wilgoci przez ubranie ochronne oraz z procesami sorpcji i desorpcji wody w włóknach tkaniny. Dodatkowo do modelu włączono złożone warunki bilansu energii i masy oraz warunki optyczne na granicach warstw tkaniny. Do rozwiązania równań modelowych opracowano autorski iteracyjny algorytm numeryczny, który bazował na metodzie objętości kontrolnych. Następnie przeprowadzono analizę walidacyjną zaproponowanego modelu obliczeniowego poprzez porównanie otrzymanych wyników z wynikami pomiarów eksperymentalnych dla wybranego pakietu ubrania ochronnego ogrzewanego przez krótki czas radiacyjnym strumieniem ciepła emitowanym przez promiennik podczerwieni, a następnie chłodzonego w otoczeniu. Otrzymano dobrą zgodność czasowych przebiegów temperatury, co potwierdziło wiarygodność zaproponowanego modelu.

EN

An advanced mathematical and numerical model of heat and mass transfer in the multi-layer protective clothing, which was exposed to either high temperature environment or to high incident radiative heat flux emitted by hot objects was presented in this paper. The developed model accounted for heat conduction and thermal radiation in a non -grey layers of the protective garment. Additionally, heat transport associated with water vapour diffusion through the protective clothing and with sorption and desorption of liquid water in the fabric fibres were included. Complex energy and mass balances as well as optical conditions at the external and internal interfaces between clothing layers were formulated and incorporated into the model. A novel iterative numerical algorithm which was based on the Finite Volume Method was developed to solve the system of governing equations. Finally, the validation analysis of the model was carried out for selected multi-layer clothing which was exposed for a short time to radiative heat flux emitted by an infrared emitter and then cooled down in the surroundings. The simulated and experimentally measured time variations of temperatures were in good agreement, therefore the accuracy of the proposed model was validated.