پایان نامه شیمیایی و مقایسه

به وسیله شرایط مرزی مناسب، این معادله یک نقطه شروع برای پیش بینی توزیع دما در صفحه کامپوزیتی صاف که از یک طرف تحت حرارت قرار گرفته است، ارائه می‌دهد.
آنالیز و تحلیل تک بعدی در بسیاری از مدل های ریاضی که به صورت مختصر به توصیف فرایندهای شیمیایی ،فیزیکی و حرارتی نیز می پردازد، زمانیکه کامپوزیت تحت مجاورت شعله قرار می گیرد، کاربرد دارد.
در واقع، در توصیف مدل های ترموفیزیکی و ترموشیمیایی که در بخش های بعد مورد بررسی قرار می گیرد، فرض بر این است که کامپوزیت تحت مجاورت فلاکس حرارتی یک طرفه که به صورت یکنواخت تمام سطح را پوشش می‌دهد، بنابراین هدایت حرارتی می‌تواند به وسیله تئوری انتقال حرارت تک بعدی مدل شود.
اگرچه تحلیل و آنالیز انتقال حرارت چند بعدی نیاز به مدل کردن توزیع دما در کامپوزیت هایی که به صورت موضعی سطحشان مورد گرمایش قرار می‌گیرد.
Griffis و همکاران [100] و دیگران مدل انتقال حرارت هدایتی دو بعدی را برای تعیین توزیع دما در جهت شعاعی و ضخامت در مواد کامپوزیتی که غیر همگن که تحت حرارت موضعی و به مدت زمان کوتاه قرار گرفته اند استفاده کرده اند.
Charles and Wilson [41]و Milke and Vizzint [42]و Asaro و همکاران [43] از مدل انتقال حرارت سه‌بعدی برای پیش‌بینی هدایت حرارت در جهت‌های x و y و z در کامپوزیت‌های ارتوتروبیک استفاده کردند.
جهت x به عنوان جهت ضخامت و جهت های Y و Z به عنوان جهت های صفحه ای تعریف می شوند. مدل انتقال حرارت به وسیله فرمول زیر نشان داده می شود:
(‏26)
: به ترتيب هدايت حرارتي در جهات X وy وz هستند.
مثل معادله(‏25)، مدل هدايت حرارتي سه بعدي فرض مي كنيم كه هدايت حرارتي كامپوزيت با دما تغيير نخواهد كرد. همچنين فرض ميكنيم كه ديگر فرايندهاي حرارتي فعال مثل تجزيه وزين ، جريان همرفتي مواد ناپايدار و غيره بر روي فرايند هدايت حرارتي تاثير نخواهد گذاشت.
به همين دليل معادلات(‏25) و (‏26)، فقط براي پيش بيني دماي كامپوزيت هاي تحت مجاورت آتش هاي با فلاكس حرارتي پايين كه منجر به اشتعال يا تخريب ماتريس آلي و يا الياف نمي شود، دقيق است.
براي بيشتر كامپوزيت هاي پليمري اين محدوده فلاكس حرارتي پايين كه در آن پيروليز صورت نمي‌گيرد در محدوده 20-10 است.
مدلسازي هدايت حرارتي به طور قابل ملاحظه اي داراي دقت كافي براي تعيين توزيع دمايي در ميان لايه هاي پليمري است.(زمانيكه تحت فلاكس حرارتي كمي باشد)
به عنوان مثال 4-5 پروفايل هاي دمايي اندازه گيري شده توسط Asaroو همكاران [43] در سطح جلويي، بخش ميانه و سطح پشتي كامپوزيت لايه‌اي وينيل استر/ شيشه تحت تابش اشعه با فلاكس حرارتي پايين در مدت پيش از يك ساعت را نشان مي‌دهد.
اين فلاكس حرارتي براي تخريب ماتريس پليمري كافي نيست، بنابراين هدايت حرارتي يك فرايند حرارتي غالب خواهد بود.
نمودار موجود در شکل ‏212 رشد دمايي نظري محاسبه شده به وسيله معادله(‏26) را نشان مي دهد و تطابق بسيار عالي با مشاهدات موجود از طريق مقادير دماي آزمايشگاهي دارد.
شکل ‏212 : مقایسه میان تغییرات دمایی نظری و تجربی در کامپوزیت لایه ای وینیل استر/الیاف شیشه در مجاورت فلاکس حرارتی پایین.منحنی نظری بر اساس محاسبات مدل سه بعدی هدایت حرارتی توسط Asaro و همکاران بدست امده است.[43]
همانطور كه گفته شد، تاثيرات جابه جايي و تابش بر روي انتقال حرارت و هنگام مدل سازي پاسخ حرارتي مواد كامپوزيتي در شعله، معمولا ناديده گرفته مي شود.
اما Griffis و همكاران [42-46] مدلي براي انتقال حرارت معرفي كردند كه تاثير هر دو پارامتر هدايت و جابه جايي بر روي رشد دمايي كامپوزيت ها را توصيف مي‌كند.
همچنين Milke و Vizzini [42] مدلي را براي آناليز تاثير هدايت و تابش بر روي پاسخ حرارتي كامپوزيت ها ارائه كردند. دراين مدل افزايش دما به وسيله تئوري هدايت حرارت 3بعدي (معادله 2-5) محاسبه شده است.
تاثير تابش اشعه به محيط و افزايش دما (T) به وسيله فرمول زير محاسبه مي شود:
(‏27)
ε: قابليت انتشار سطح (emmisivity if the surface)
: دمای محیط
: ثابت استفان-بولتزمن