بهینه‌سازی خواص مربوط به سپرهای تشعشعی در عایق‌های حرارتی چندلایه

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

عایق‌های حرارتی چندلایه از قرارگیری لایه‌های متوالی مواد عایق متخلخل و سپرهای تشعشعی در کنار یکدیگر ایجاد شده و در دماهای بالا و نیز شرایط برودتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این نوع عایق‌ها، انتقال حرارت می‌تواند به سه حالت هدایتی، جابجایی و تشعشعی وجود داشته باشد. اما زمانی که چگالی مواد عایق متخلخل بیش‌تر از kg/m^3 20 باشد، انتقال حرارت جابجایی قابل چشم پوشی است. در این مقاله خواص مربوط به سپرهای تشعشعی از جمله ضخامت، ضریب صدور, تعداد و فاصله‌ی سپرهای تشعشعی مورد بررسی و بهینه‌سازی قرار گرفته است. جهت بررسی تأثیر خواص مذکور بر ضریب هدایت حرارتی مؤثر عایق چندلایه، از کد نرم‌افزاری نوشته شده استفاده گشته و نتایج با دیگر پژوهش‌های انجام گرفته در این زمینه مقایسه شده است. همچنین بهینه‌سازی پارامترها با استفاده از روش پاول انجام پذیرفته است. نتایج نشان دهنده آن است که مقدار ضریب صدور سپرهای تشعشی و نیز نحوه چیدمان آنها تأثیر بسزایی در مقدار ضریب هدایت حرارتی مؤثر عایق چندلایه دارد. همچنین در رابطه با فواصل بهینه‌سازی شده بین سپرهای تشعشعی، مشاهده گردید که با فاصله گرفتن از ناحیه گرم عایق (در جهت انتقال حرارت)، فاصله‌ی بهینه بین سپرها نیز بیش‌تر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Spinnler M, Winter ERF, Viskanta R, Sattelmayer T (2004) Theoritical studies on high-temperature multilayer thermal insulations using radiation scaling. J Quant Spectrosc Radiat Transf 84: 477-491.

[2] Finckenor MM, Dooling D (1999) Multilayer insulation material guidelines. NASA/TP- 209263

[3] Spinnler M, Winter ERF, Viskanta R (2004) Studies on high-temperature multilayer thermal insulations. Int J Heat Mass Transf 47(6-7): 1305-1312.

[4] Keller K, Haffmann M, Zorner W, Blumenberg  J (1992) Application of high temperature multilayer insulations. Acta Astronaut 26(6): 451-458.

[5] Bapat SL, Narayankhedkar KG, Lukose TP (1990) Performance prediction of multilayer insulation. Cryogenics 30(8): 700-710.

[6] Daryabeigi K, Miller S, Cunnington G (2006) Heat transfer in high-temperature multilayer insulation. Thermal Protection Systems and Hot Structures (1): 1-8.

[7] معرفت م، اسماعیلی ا (1393) تحلیل انتقال حرارت ترکیبی هدایت تابش در عایق های چندلایه 56-47 :(1)46.

[8] Auerkari P (1996) Mechanical and physical properties of engineering alumina ceramics. Tech Res Cent Finl 1792: 26.

[9] Shackelford JF, Alexander W (2001) Materials science and engineering handbook. 3rd edn. Boca Raton: CRC Press LLC.

[10] Vargaftik NB (1975) Handbook of physical properties of liquids and gases. Moscow Aviation Institiue.

[11] Smith DS, Alzina A, Bourret J, Nait-Ali B, Pennec F, Tessier-Doyen N, Otsu K, Matsubara H, Elser P, Gonzenbach UT (2013) Thermal conductivity of porous materials. J Mater Res 28(17): 2260-2272.

[12] Kaviany M (1995) Principles of heat transfer in porous media, mechanical engineering series. 2nd edn. springer.