Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi

Timo Kiminki, Reijo Kohonen, Erkki Kokko

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tutkimuksessa kehitetään raskasmolekyylikaasupaisutteisten muovieristeiden vanhenemista kuvaava simulointimalli. Tarkemmin paneuduttiin kahteen yleisimpään rajauksen piiriin kuuluvaan solumuovieristeeseen eli polyuretaaniin (PUR) ja suulakepuristettuun polystyreeniin (XPS). Eriste jaetaan simuloinnissa m x n elementtiverkkoon. Kunkin elementin lämmönjohtavuus on funktio paitsi elementissä esiintyvien kaasujen osapaineista ja konsentraatioista myös elementin lämpötilasta sekä eri olomuodoissa esiintyvien komponenttien lämmönjohtavuuksista ja tilavuusosuuksista. Elementissä esiintyviä kaasuja voivat olla ympäristöstä sisään diffundoituneet happi ja typpi sekä eristeen paisutuskaasuna toiminut freon. Freon voi esiintyä eristeen käyttöön liittyvillä lämpötila-alueilla myös nestemäisessä olomuodossa. Kappaleen lämmönjohtavuusjakauman määrittämisessä on kullakin ajanhetkellä lähtökohtana lämpötila- ja painekentän ratkaisu. Elementin massataseessa on diffuusin virtauksen lisäksi otettu huomioon viskoosi eli kokonaispaine-eroon verrannollinen virtaus sekä lämpötilagradientista riippuvaiset lähdetermit, jotka kuvaavat freonin mahdollisia faasimuutoksia. Tätä kautta saadaan kullekin osakaasulle laskettua konsentraatiokentät, minkä jälkeen lämmönjohtavuuskentän ratkaiseminen on mahdollista. Mallin perusteella tehdään Fortran-77-kielinen tietokoneohjelma IBM-PC-ympäristöön. Tämän vuoksi malliyhtälöiden numeerisen ratkaisumenetelmän on oltava nopea tarkkuuden kuitenkaan kärsimättä. Näin ollen päädytään ADI:n menetelmään, joka on Crank-Nicholsonin menetelmän erikoistapaus. Julkaisussa esitetään myös yleisen toisen kertaluvun lineaarisen osittaisdifferentiaaliyhtälön (funktio ajasta ja paikasta) numeerisen ratkaisumenetelmän kulku ADI:n menetelmällä. Mallia varmennetaan mittaustulosten avulla ja lisäksi tärkeimpiä käytännön solumuovieristystapauksia simuloidaan usean vuoden ajanjaksolta. Mallin tarkennuksessa selvitetään myös lämpötilariippuvuuksia tietyistä kappaleen vanhenemiseen vaikuttavista ainearvoista.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages80
ISBN (Print)951-38-3191-4
Publication statusPublished - 1988
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number541
ISSN0358-5077

Keywords

  • thermal insulation
  • halogens
  • gases
  • cellulac plastics
  • aging
  • simulation
  • extrusion
  • expansion
  • polyurethane
  • polystyrene

Cite this