HEAT CONDUCTION IN ISOTROPIC HETEROGENEOUS MEDIA
Abstract
In this study, the effective thermal conductivity of aluminum or tin filled high-density polyethylene composites is investigated numerically as a function of filler concentration. The obtained values are compared with experimental results and the existing theoretical and empirical models. The thermal conductivity is measured by a modified hotwire technique. For numerical study, the effective thermal conductivity of particle-filled composites were calculated numerically using the microstructural images of them. By identifying each pixel with a finite difference equation and accompanying appropriate image processing, the effective thermal conductivity of composite material is determined numerically. As a result of this study, numerical results, experimental values and all the models are close to each other at low particle content. For particle content greater than 10%, the effective thermal conductivity is exponentially formed. All the models fail to predict thermal conductivity in this region. But, numerical results give satisfactory values in the whole range of aluminum particle content.
Keywords
İZOTROPİK HETEROJEN ORTAMLARDA ISI İLETİMİ
Öz
Bu çalışmada, alüminyum ya da kalay ilave edilmiş yüksek yoğunluklu polietilen kompozitlerin efektif ısı iletim katsayısı nümerik metodla dolgu malzemesi konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak araştırılmıştır. Numerik çalışmada, partikül katkılı kompozitlerin ısı iletkenliği, bu kompozitlerin mikro görüntülerinden yararlanılarak nümerik olarak hesaplanmıştır. Kompozit malzemenin resmi üzerine uygun görüntü işlemi yapıldıktan sonra, resmin her pixeline sonlu fark denklemi tanımlanarak ısı iletkenliği saptanmıştır. Bu çalışmanın sonucunda, düşük partikül konsantrasyonlarında nümerik sonuçlar, deneysel değerler ve tüm modeller birbirine yakındır. %10' dan daha büyük partikül konsantrasyonu için efektif ısı iletkenliği exponansiyel şekil almaktadır. Bu bölgede tüm modeller iyi sonuç vermemektedir. Ama, nümerik sonuçlar tüm bölgelerde tatmin edici sonuçlar vermektedir.
Anahtar Kelimeler
