Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi

Timo Kiminki; Reijo Kohonen; Erkki Kokko

Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi

Timo Kiminki, Reijo Kohonen, Erkki Kokko

VTT Technical Research Centre of Finland

Research output: Book/Report › Report

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 language	Finnish
Place of Publication	Espoo
Publisher	VTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages	80
ISBN (Print)	951-38-3191-4
Publication status	Published - 1988
MoE publication type	D4 Published development or research report or study

Publication series

Series	Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number	541
ISSN	0358-5077

Keywords

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

Cite this

Kiminki, T., Kohonen, R., & Kokko, E. (1988). Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 541

@book{4b83fb71117c44a19c1ad01afe49a7bf,

title = "Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi",

abstract = "Tutkimuksessa kehitet{\"a}{\"a}n raskasmolekyylikaasupaisutteisten muovieristeiden vanhenemista kuvaava simulointimalli. Tarkemmin paneuduttiin kahteen yleisimp{\"a}{\"a}n rajauksen piiriin kuuluvaan solumuovieristeeseen eli polyuretaaniin (PUR) ja suulakepuristettuun polystyreeniin (XPS). Eriste jaetaan simuloinnissa m x n elementtiverkkoon. Kunkin elementin l{\"a}mm{\"o}njohtavuus on funktio paitsi elementiss{\"a} esiintyvien kaasujen osapaineista ja konsentraatioista my{\"o}s elementin l{\"a}mp{\"o}tilasta sek{\"a} eri olomuodoissa esiintyvien komponenttien l{\"a}mm{\"o}njohtavuuksista ja tilavuusosuuksista. Elementiss{\"a} esiintyvi{\"a} kaasuja voivat olla ymp{\"a}rist{\"o}st{\"a} sis{\"a}{\"a}n diffundoituneet happi ja typpi sek{\"a} eristeen paisutuskaasuna toiminut freon. Freon voi esiinty{\"a} eristeen k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n liittyvill{\"a} l{\"a}mp{\"o}tila-alueilla my{\"o}s nestem{\"a}isess{\"a} olomuodossa. Kappaleen l{\"a}mm{\"o}njohtavuusjakauman m{\"a}{\"a}ritt{\"a}misess{\"a} on kullakin ajanhetkell{\"a} l{\"a}ht{\"o}kohtana l{\"a}mp{\"o}tila- ja painekent{\"a}n ratkaisu. Elementin massataseessa on diffuusin virtauksen lis{\"a}ksi otettu huomioon viskoosi eli kokonaispaine-eroon verrannollinen virtaus sek{\"a} l{\"a}mp{\"o}tilagradientista riippuvaiset l{\"a}hdetermit, jotka kuvaavat freonin mahdollisia faasimuutoksia. T{\"a}t{\"a} kautta saadaan kullekin osakaasulle laskettua konsentraatiokent{\"a}t, mink{\"a} j{\"a}lkeen l{\"a}mm{\"o}njohtavuuskent{\"a}n ratkaiseminen on mahdollista. Mallin perusteella tehd{\"a}{\"a}n Fortran-77-kielinen tietokoneohjelma IBM-PC-ymp{\"a}rist{\"o}{\"o}n. T{\"a}m{\"a}n vuoksi malliyht{\"a}l{\"o}iden numeerisen ratkaisumenetelm{\"a}n on oltava nopea tarkkuuden kuitenkaan k{\"a}rsim{\"a}tt{\"a}. N{\"a}in ollen p{\"a}{\"a}dyt{\"a}{\"a}n ADI:n menetelm{\"a}{\"a}n, joka on Crank-Nicholsonin menetelm{\"a}n erikoistapaus. Julkaisussa esitet{\"a}{\"a}n my{\"o}s yleisen toisen kertaluvun lineaarisen osittaisdifferentiaaliyht{\"a}l{\"o}n (funktio ajasta ja paikasta) numeerisen ratkaisumenetelm{\"a}n kulku ADI:n menetelm{\"a}ll{\"a}. Mallia varmennetaan mittaustulosten avulla ja lis{\"a}ksi t{\"a}rkeimpi{\"a} k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n solumuovieristystapauksia simuloidaan usean vuoden ajanjaksolta. Mallin tarkennuksessa selvitet{\"a}{\"a}n my{\"o}s l{\"a}mp{\"o}tilariippuvuuksia tietyist{\"a} kappaleen vanhenemiseen vaikuttavista ainearvoista.",

keywords = "thermal insulation, halogens, gases, cellulac plastics, aging, simulation, extrusion, expansion, polyurethane, polystyrene",

author = "Timo Kiminki and Reijo Kohonen and Erkki Kokko",

year = "1988",

language = "Finnish",

isbn = "951-38-3191-4",

series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",

publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",

number = "541",

address = "Finland",

}

TY - BOOK

T1 - Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi

AU - Kiminki, Timo

AU - Kohonen, Reijo

AU - Kokko, Erkki

PY - 1988

Y1 - 1988

N2 - 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.

AB - 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.

KW - thermal insulation

KW - halogens

KW - gases

KW - cellulac plastics

KW - aging

KW - simulation

KW - extrusion

KW - expansion

KW - polyurethane

KW - polystyrene

M3 - Report

SN - 951-38-3191-4

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

BT - Freonilla paisutettujen solumuovieristeiden vanhenemisen simulointi

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -