7125411642

panujących w poszczególnych warstwach. Ten sposób ujmuje równocześnie aspekt minimalizacji strat ciepła i jest rozwiązaniem w maksymalnym stopniu materiałooszczędnym.

Ry«-8. Przebieg zależności między przewodnictwem cieplnym a gęstością pozorną w poszczególnych temperaturach

22. Wpływ orientacji włókien w stosunku do gradientu temperatury na przewodnictwo cieplne

Konieczność dokładnej analizy procesów przenoszenia ciepła w termoizolacyjnych materiałach włóknistych jako sposób optymalizacji własności ciepłochronnycb, doprowadziła do opracowania szeregu modeli matematycznych umożliwiających analityczny opis procesu przenoszenia ciepła. Modele te jednak z dobrą dokładnością opisują te zjawiska jedynie w wysublimowanych, granicznych przypadkach konkretnej orientacji włókien względem kierunku przepływu ciepła. W praktyce mogą one znaleźć zastosowanie do opisu tych zjawisk w strukturach kompozytowych, gdzie sposób orientacji włókien jest przez daną technikę przygotowania materiału dobrze zdefiniowany.

Maty z włókien glinokrzemianowych (i mineralnych) wytwarzane są przez układanie kolejnych warstw włókien w komorze osadczcj, a warstwy te uwidaczniają się na poprzecznym przekroju maty. Teksturę taką charakteryzuje to, że poszczególne włókna są przypadkowo zorientowane w płaszczyźnie równoległej do powierzchni ma-' ty, natomiast nie ma włókien zorientowanych prostopadle do powierzchni maty. Jest to szczególny sposób orientacji włókien zajmujący trudne do jednoznacznego zdefiniowania miejsce na skali między zupełnym brakiem orientacji a ściśle jednokierunkowym ułożeniem włókien.

Proces igłowania, mający poprawić spójność maty i przeciwdziałać rozwarstwianiu wprowadza pewien stopień zaburzenia tej orientacji. Biorąc jednak pod uwagę ilość igieł przypadających na jednostkę powierzchni maty stopień tego zaburzenia orientacji nie ma większego znaczenia.

W produkcji wszelkiego typu modułów, maty są składane w pakiety i w zależności od typu mo

dułu i sposobu jego instalacji w praktyce możemy spotkać dwa przypadki orientacji włókien w wyrobie w stosunku do gradientu temperatury:

-    kierunek przepływu ciepła jest prostopadły do warstewek elementarnych - w wyrobie wszystkie włókna będą ułożone prostopadle do kierunku przepływu ciepła

-    kierunek ' przepływu ciepła jest równoległy do warstewek elementarnych - poszczególne włókna są zorientowane chaotycznie w stosunku do gradientu temperatury.

Z modelowych obliczeń dla granicznych przypadków orientacji włókien względem kierunku przepływu ciepła wynika bardzo silny wpływ tej orientacji na przewodnictwo cieplne. Gdy potraktować izolacyjny materiał z włókien, jak materiał kompozytowy w którym ułożone równolegle włókna stanowią zbrojenie osnowy czyli powietrza to zależność między przewodnictwem ciepła a kierunkiem orientacji, obliczoną wg modelu matematycznego (5), przedstawia rys. 9.

too    .’00    300    400

t+mp+rmlurm, °C

Rys.9. Wpływ orientacji włókien względem gradientu temperatury na przewodnictwo cieplne tworzywa o gęstości pozornej 150 kg/ro³

Ponieważ tego typu obliczenia mają jedynie sens fizyczny w obszarze w którym jedynym sposobem transportu ciepła jest przewodnictwo przez fazy składowe, przedstawiono tę zależność jedynie w zakresie do 400°C. Różnice między przewodnością cieplną w kierunku równoległym i prostopadłym do ułożenia włókien przekraczają 300%.

W warunkach rzeczywistych różnice orientacji - jak to zaznaczono powyżej, nie są tak duże jak w założonym modelu.

Jednak celowym wydaje się sprawdzenie czy ten stopień orientacji, jaki jest możliwy w zależności od ułożenia mat czy też modułów ma istotny wpływ na wartość przewodnictwa ciepła.

W tym celu przeprowadzono badania współczynnika przewodzenia ciepła próbek wyciętych z grubej maty włókien mineralnych w ten sposób aby przepływ ciepła w czasie pomiaru był

41