FARKLI KARBON ESASLI POLİPROPİLEN NANOKOMPOZİTLERİN EFEKTİF ISI İLETİM KATSAYILARININ FARKLI MODELLERLE HESAPLANMASI

Yıl 2022, Cilt: II Sayı: 34, 1 - 12, 31.12.2022

Ela Katı Sunay , Süleyman Görkem Cankara

https://doi.org/10.47118/somatbd.1142088

Öz

Çalışmamızda; karbon esaslı (grafen katkılı, çok duvarlı karbon nanotüp katkılı ve iki farklı konsantrasyonda grafit katkılı) dört farklı polipropilen (PP) kompozit malzemenin efektif ısı iletim katsayılarının belirlenmesine yönelik teorik modeller ve hesaplama yaklaşımları incelenmiştir. Öncelikle polipropilen kompozit malzemelere uygun olan ve uygun olabileceği düşünülen efektif ısı iletim katsayısı modelleri seçilmiştir. Seçilen modeller için gerekli olan temel veriler bulunarak efektif ısı iletim katsayıları hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar tablolar halinde listelenerek yorumlanmıştır. Yapılan çalışmada; polipropilen kompozitler için hesaplanan efektif ısı iletim katsayısı modellerinden Seri Model, Geometrik Ortalama Modeli, Maxwell Modeli 1, Jeffrey Modeli ve Sheldon ve Chawla Modeli’nin hem birbirlerine hem de dolgu malzemesi olan polipropilene yakın değerler verdiği görülmüştür. Dört farklı polipropilen kompozitin hepsinde de Russel Modeli ve Babanov Modelinin birbirleri ile aynı değerleri verdiği görülmüştür. Deneme amacıyla seçilen Maxwell-Eucken modeli 2, Levy modeli, Efektif ortam modeli, Hill modeli ve Bauer modelinin ise hem aynı kompozitte diğer modellere göre farklı değerler verdiği hem de her kompozitte aynı model için farklı değerler verdikleri görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Efejtif ısı iletim katsayısı, kompozit malzeme, polipropilen, grafit, grafen

Kaynakça

• [1] Giryan, Ç., 2018. Kompozit Malzeme Nedir? Kullanım Alanları ve Avantajları Nelerdir?. Erişim Tarihi: 28.02.2018. https://www.tech-worm.com/kompozit-malzeme-nedir-kullanim-alanlari-avantajlari-nelerdir/.
• [2] Kaya Ö., 2019. Farklı Karbon Esaslı Polipropilen Nanokompozitlerin Titreşimsel Sönümleme Davranışları. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 67, Isparta.
• [3] Kumlutaş, D., 1999. Heat Conduction in Isotropic Heterogeneous Media. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(2-3), 1025-1032.
• [4] Nalçacı, O.Ö., 2005. Kompozit Malzemelerin Termal Analizi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitirme Tezi, 23, İzmir.
• [5] Yüksel, N. ve Avcı, A., 2010. Gözenekli Malzemelerin Etken Isıl İletkenlikleri Üzerine Mevcut Çalışmalar. Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 25(2), 331-346.
• [6] Karaağaç, İ., Durmuş, G., Uluer, O., Aktaş, M., Tülü, F. A., 2016. Kompozit Isı Yalıtım Levhalarında Isı İletim Katsayısı Tespit Yaklaşımları. El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 3(1), 133-142.
• [7] Pehlivanlı, Z.O., 2016. H_3 BO_3/PP Kompozilerinin Isı İletim Katsayılarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Part: C, Tasarım ve Teknoloji, 4(3): 91-96.
• [8] Balandin, A.A., 2011. Thermal Properties of Graphene and Nanostructred Carbon Materials. Nature Meterials vol:10 569-581.
• [9] Bart, G.C.J., 1994. Thermal Conduction in Non Homogeneous and Phase Change Media. Doctoral Thesis, Delft University of Technology, The Netherlands.
• [10] Maxwell, J.C., 1954. A Treatise on Electricity and Magnetism, third ed, Dover Publications Inc., New York, A.B.D.
• [11] Carson, J.K., Lovatt, S.J., Tanner, D.J. ve Cleland, A.C., 2006. Predicting the Effective Thermal Conductivity of Unfrozen, Porous Foods. Journal of Food Engineering, 75, 297-307.
• [12] Carson, J.K., Lovatt, S.J., Tanner, D.J., Cleland, A.C., 2005. Thermal Conductivity Bounds for Isotropic Porous Materials. International Journal of Heat and Mass Transfer, 48, 2150-2158.
• [13] Tavman, I.H., 1998. Effective Thermal Conductivity of Isotropic Polymer Composites. Int. Comm. Heat Mass Transfer, 25, 723-732.
• [14] Cheng, S.C., Vachon, R.I., 1970. A Technique for Predicting the Thermal Conductivity of Suspensions, Emulsions, and Porous Materials. Int. J. Heat and Mass Transfer, 13, 537.
• [15] Hill, J.E., Leitman, J.D., Sunderland, J.E., 1967. Thermal Conductivity of Various Meats. Food Technology, 21, 1143-1148.
• [16] Jeffrey, D.J., 1973. Conduction Through a Random Suspension of Spheres. Proc. R. Soc. Lond. A, 335, 355-367.
• [17] Gonzo, E.E., 2002. Estimating Correlations for the Effective Thermal Conductivity of Granular Materials. Short Communication, Chemical Engineering Journal, 90, 299-302.
• [18] Belova, I.V., Murch, G.E., 2004. Monte Carlo Simulation of the Effective Thermal Conductivity in Two-Pase Material. Journal of Materials Processing Technology, 153-154, 741-745.
• [19] Gemici, R., 1996. Lif Takviyeli Polimer Kompozit Malzemelerde Aşınma ve Isı İletimlerinin İyileştirilmesi. Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 102, Bursa.