Ai : ضریب پیش نمایی[۱۶۹]
E : انرژی اکتیواسیون[۱۷۰]
ni : مرتبه و درجه واکنش[۱۷۱]
پارامترهای بالا به صورت آزمایشگاهی و از طریق [۱۷۲]TGAتعیین می شود.
R : ثابت عمومی گازها[۱۷۳]
m0 : جرم اولیه ماده
mf : جرم نهایی ماده
m : جرم لحظه ای ماده[۱۷۴]
(بیشتر مدل‌هایی که تاثیر پیرولیز بر روی پاسخ حرارتی کامپوزیت های تحت شعله را توصیف می کنند فرض می کنند که تجزیه ماتریس پلیمری می تواند به وسیله کاربرد معادله آرنیوس اصلی آنالیز شود، در این حالت نرخ واکنش فقط وابستگی به نوع پلیمر و دما دارد.
Dimitrienko و همکاران [۵۰]یک شکل اصلاح شده معادله آرنیوس[۱۷۵] را معرفی کردند که وابستگی نرم واکنش به دما و فشار گاز ناپایدار در حفره های کامپوزیت تجزیه شده را توصیف می کند. معادله تصحیح شده آرنیوس به صورت زیر است:

 

(‏۲‑۱۱)

 

 

p : فشار گاز محلی اکسترمم درون حفره ها
p0 :دمای محیط که می توان فرض کرد مقدارش برابر با باشد.
در مدل سازی پاسخ حرارتی ماده کامپوزیتی، Henderson و همکاران [۳۵] همچنین مبادله حرارتی همرفت (جابه جایی) و تشعشع در سطح داغ را توصیف کردند، این امر به وسیله فرمول زیر تجزیه و تحلیل می شود:

 

(‏۲‑۱۲)

 

 

: قابلیت تشعشع منبع حرارتی
: قابلیت تشعشع ماده کامپوزیتی (معمولا برای کامپوزیت ها مقدار ۹/۰ است)
پایان نامه - مقاله - پروژه
: ضریب جذب کامپوزیت[۱۷۶]
Henderson و همکاران [۳۵] دقت مدلشان را به وسیله مقایسه دمای نظری و تئوریک با پروفایل های دمایی اندازه گیری شده برای کامپوزیت شیشه/فنولیک تحت مجاورت فلاکس حرارتی بالا در زمان های بالای ۸۰۰ ثانیه ارزیابی کردند.
فلاکس حرارتی بالا برای ایجاد دمای به مقدار لازم و کافی بالا که منجر به تجزیه مشخص ماتریس پلیمری و ایجاد واکنش میان الیاف شیشه و ذغال، به کار برده می شود.
شکل ‏۲‑۱۴ مقادیر پروفایل دمایی های اندازه گیری شده و محاسبه شده رابا هم و در عمق‌های متفاوت در قطعات با ضخامت ۳ سانتی متر مقایسه می‌کند و تطابق خوبی مشاهده می‌‌‌شود.
شکل ‏۲‑۱۴: مقایسه تغییرات دمایی تئوری و ازمایشگاهی تعیین شده در نقاط مختلف در جهت ضخامت کامپوزیت فنولیک/الیاف شیشه تحت فلاکس حرارتی ۲۸۰.توسط Henderson و همکاران
Henderson and wiecek [38] مدلی را پیشنهاد کردند که تاثیرات ترکیبی انبساط حرارتی کامپوزیت و همچنین گیر کردن گاز حاصل از تجزیه درکامپوزیت[۱۷۷] در فرایند آنالیز می‌کند. این امر باعث ایجاد بهبود کمی در اعتبار مدل در پیش بینی افزایش دما خواهد گذاشت.
مدلی که توسط Henserson و همکاران [۳۵] بهبود یافت. توسط Gibson و همکاران[۵۱] ساده‌سازی و برای پیش بینی قابلیت اشتعال کامپوزیت لایه‌ای GRP معرفی شد.
مدل به وسیله فرض اینکه واکنش شیشه – ذغال اتفاق نمی‌افتد ساده شد و بنابراین برای آتش‌هایی با فلاکس‌های حرارتی کمتر تقریبا ۱۲۵ ( یا ۲۵) قابل استفاده است.
این مدل در اصل برای پیش‌بینی قابلیت اشتعال پنل‌های GRP زمانیکه تحت مجاورت شعله‌ها و آتش‌های هیدروکربنی قرار می‌گیرند و همچنین از مواد افزودنی برای بهبود مقاومت اشتعال[۱۷۸] دیواره و کف راهور سازه های سکوهای حفاری دریایی[۱۷۹] استفاده می شود.
اخیرا از این مدل برای پیش بینی رفتار آتش کامپوزیت GRP لایه ای گرید دریایی تحت مجاورت آتش های سلولزی[۱۸۰] و فلاکس های حرارتی پایین تا متوسط (۱۰۰-۲۵) استفاده شده است. [۵۲]
همچنین Gibson و همکاران [۵۱] مدل ارائه شده توسط Henderson [35] را به وسیله فرض اینکه خواص انتقال گاز و حرارت در طول زمان تجزیه ماتریس پلیمری ثابت است، ساده‌سازی کرد. فرض شود که خواص هدایت حرارتی و گرمای به ویژه کامپوزیت با افزایش دما ثابت باقی خواهد ماند و مقادیر دمای محیط به صورت عمومی در آنالیز به کار می‌رود.
خواص حرارتی به وسیله آنالیز قانون اختلاط (ارائه شده در بخش ۵-۵) محاسبه می شود.
همچنین فرض می کنیم میزان و نرخ واکنش تجزیه را به وسیله معادله آرنیوس مرتبه اول[۱۸۱] که برای بسیاری از سیستم های پلیمری که در سازه های کامپوزیتی دریایی مانند پلی استرها، وینیل استرها و اپوکسی ها صادق است محاسبه می شود.
اگرچه این مدل کردن واکنش های تجزیه با مرتبه های بالاتر مثل رزین های فنولیک که طی فرایند چند مرحله ای تخریب می شود را دارد.
مدل ارائه شده به وسیله Gibson و همکاران [۵۱] قابلیت آنالیز ۳ نوع از مهمترین فرایندهای انتقال انرژی زمانیکه کامپوزیت در مجاورت شعله قرار می گیرد را دارد. این فرایندها عبارتند از : انتقال حرارت هدایتی در سرتاسر ماده (ضخامت) ، تجزیه گرماگیر ماتریس پلیمری، انتقال جرم جابه جایی محصولات ناپایدار از ناحیه واکنش به سطح داغ کامپوزیت.
این مدل به صورت یک معادله غیرخطی یک بعدی[۱۸۲] که این فرایندها را در خود جای می دهد و شبیه معادله(‏۲‑۹) است و گزارش شده است.

 

(‏۲‑۱۳)

 

 

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...