Экструзионный пенополистирол

Сопоставление теоретических расчетов теплопроводности с ре­зультатами эксперимента

Для оценки адекватности разработанной структурной модели и вы­полненных на ее основе теоретических расчетов было проведено сопостав­ление с экспериментальными результатами определения Ана рассмотрен­ных участках I...IV (рис. 3.11).

Сопоставление производилось с теоретическими результатами, полу­ченными при заполнении порового пространства воздухом, ввиду того что процесс диффузии газов ВА и их замещение воздухом на рассматриваемых участках за период 1 год, прошедший с момента производства исследуемой плиты THERMIT XPS до проведения экспериментальных измерений, уже состоялся. Данный процесс более подробно рассмотрен в гл. 4.

0,05 ^ | 0,045 - |о 0,04 - || 0,035 -

С СО

° 0,03 - і® 0,025 - 0,02 -

1 2 3 4 5 6 7 8 Расстояние от края плиты пенополистирола, мм

Рис. 3.11. Сопоставимость теоретических расчетов теплопроводности по разработанной модели с экспериментальными данными: - расчетные значения; - эксперимен­тальные значения

Значения Хф полученные экспериментально и теоретически, показы­вают хорошую сопоставимость с максимальным отклонением на всех рас­смотренных участках не превышающим 9 %. Расчетный критерий Фишера Fp, полученный для сравнения двух вариационных рядов значений теплопро­водности представленных в табл. 3.9 и 3.10 оказался равным 7,64, критиче­ское значение критерия Fk составило 9,28. Таким образом, Fp< Fk и нулевая гипотеза о равенстве генеральных дисперсий на уровне значимости 0,05 при­нимается.

Следовательно, экспериментально доказана адекватность теоретиче­ских расчетов теплопроводности по разработанной модели поровой структу­ры в программах по расчету температурных полей методом конечных эле­ментов. Несмотря на то, что разработка модели производилась на примере пенополистиролов, ее можно использовать для любых газонаполненных ячеистых полимеров ввиду аналогии.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных ис­следований можно сделать дополнительный вывод об анизотропии тепло­проводности пенополистирола THERMIT XPS марки 35. Экспериментально определено и теоретически обосновано увеличение Хф на 0,002...0,006 Вт/м-°С на участке длиной 8 мм от внешней грани плиты в на­правлении ее середины.

ВЫВОДЫ

1. Установлено влияние реальной геометрии поровой структуры и фи­зических характеристик газовой и твердой фаз на теплопроводность газона­полненных полимеров, на основании которых разработана новая структурная модель, позволяющая численными методами расчета определять эффектив­ный коэффициент теплопроводности. Составлен алгоритм построения моде­ли.

2. Построена структурная модель экструзионного пенополистирола THERMIT XPS по четырем участкам среза плиты с различными средними площадями ячеек и коэффициентами направленности. Для каждого участка определены значения эффективного коэффициента теплопроводности при заполнении порового пространства воздухом при нормальных условиях.

3. Факультативным методом лазерной вспышки при нестационарном тепловом режиме экспериментально определено изменение теплопроводно­сти экструзионного пенополистирола THERMIT XPS марки 35 по ширине плиты на участке длиной 8 мм. Установлено увеличение коэффициента теп­лопроводности на 0,002...0,006 Вт/м-°С в направлении от внешней грани плиты к ее середине, что обусловлено превалирующим увеличением вклада теплопередачи за счет излучения над уменьшением вклада теплопередачи через твердую фазу в общую теплопроводность системы.

4. Сопоставление коэффициентов теплопроводности, определенных экспериментально и теоретически по разработанной структурной модели для экструзионного пенополистирола THERMIT XPS показывает, максимальное отклонение, не превышающее 9 %, что говорит об адекватности разработан­ной модели.