بررسی تجربی و نظری خواص انتقال حرارت لایه های حجیم تشکیل شده از نانوالیاف پلی اکریلو نیتریل

خواص لایه های تشکیل شده از نانوالیاف، تعیین کننده نوع کاربرد آنها می باشد. لذا بررسی خصوصیات ریزلایه ها برای کارایی بهتر آنها در کاربردهای مختلف بسیار حائز اهمیت است. هدف از این تحقیق، بررسی خواص انتقال حرارت لایه های حجیم تشکیل شده از نانوالیاف پلی اکریلونیتریل (ریزلایه) بصورت تجربی و نظری می باشد. با استفاده از یک روش الکتروریسی اصلاح شده، ریزلایه های حجیم با تخلخل و ضخامت مختلف تهیه و درصد تخلخل، نفوذپذیری هوا و ضریب دارسی ریزلایه ها اندازه گیری شد. همچنین افزایش دمای سطح رویی ریزلایه اندازه گیری و مقاومت حرارتی آنها محاسبه گردید. معادله انتقال حرارت ریزلایه با درنظرگرفتن هر سه شیوه انتقال حرارت هدایتی، تشعشع و جابجایی، به روش تحلیلی و عددی حل گردید و نتایج آن با نتایج تجربی مقایسه شد. همچنین اثر میزان انتقال حرارت به شیوه تشعشع در انتقال حرارت کلی ریزلایه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از اندازه گیری ها نشان داد که با کاهش تخلخل و افزایش ضخامت ریزلایه، نفوذپذیری هوا کاهش و ضریب دارسی افزایش می یابد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که ریزلایه ها به دلیل تخلخل بالا (بیش از %99)، قابلیت خوبی در کاهش انتقال حرارت دارند. همچنین در بررسی نتایج دیده شد که با افزایش تخلخل ریزلایه ها از %52/99 به %91/99 افزایش دمای سطح رویی ریزلایه از ?c 62/12 به?c 05/9 تحت منبع حرارتی با دمای ?c 45، کاهش یافته است. همچنین افزایش ضخامت ریزلایه از 12/1 میلیمتر به 23/5 میلیمتر منجر به کاهش دمای سطح رویی ریزلایه از ?c3/9 به ?c 7/6 برای منبع حرارتی با دمای?c 45 شده است. ارزیابی نتایج حاصل از حل تحلیلی و حل عددی معادله انتقال حرارت، بیانگر توافق بسیار خوب نتایج حاصل از دو روش می باشد. مقایسه نتایج تجربی و نتایج حاصل از حل تحلیلی و حل عددی نشان داد که معادله حاکم بر انتقال حرارت، رفتار انتقال حرارت ریزلایه در تخلخل بالا و ضخامت های پایین را به خوبی پیش بینی می کند. در ریزلایه ها با کمترین تخلخل و بیشترین ضخامت، بین نتایج تجربی و نتایج حاصل از حل معادله انتقال حرارت، اختلاف قابل توجهی مشاهده شد که به دلیل تاثیر اندازه منافذ بر انتقال حرارت نمونه ها و عدم لحاظ آن در معادله انتقال حرارت می باشد. در بررسی اثر میزان انتقال حرارت به شیوه تشعشع در انتقال حرارت کلی ریزلایه، نتایج حاصل نشان داد که این نوع انتقال حرارت نقش موثری در انتقال حرارت ریزلایه ندارد و قابل صرفنظر می باشد.