تطوير مواد العزل الحراري باستخدام أوراق النخيل
يهدف العمل المقدم في هذا البحث إلى التحقق من إمكانية استخدام الأوراق الجافة من سعف النخيل وملفات الربط المناسبة للحصول على منتجات العزل الحراري للمباني. ويعرض البحث الخطوات المختلفة التي حاولت الوصول إلى بعض المواد العازلة للحرارة. ويوضح كيف تم اختبار هذه المواد لقياس توصيلاتهم الحرارية. يمكن الاستنتاج بشكل عام أن الأوراق الجافة يمكن استخدامها مع المواد اللاصقة المناسبة للحصول على مواد عازلة للحرارة. ويشمل البحث النتائج والاستنتاجات الأخرى.
المقدمة
إن أوراق سعف النخيل هي مواد غير مألوفة في المملكة العربية السعودية، والتي تستخدم في أغراض البناء. تشير التقديرات إلى وجود 12 مليون شجرة نخيل في المملكة العربية السعودية. في كل عام، يجب تشذيب العديد من أشجار النخيل (حوالي 75.000 طن من السعف [1]). كل سعفة تتكون من ساق مركزي وأوراق رفيعة متفرعة. وبالتالي، يتم الحصول على تدفق يقدر بحوالي 25.000 طن من الأوراق كل عام. علاوة على ذلك، يتم توزيع هذا المبلغ بالتساوي في جميع أنحاء البلاد مما يجعله جذابًا بشكل خاص للاستخدام في مشروع تنموي سيفيد كل جزء من البلاد حيث يتم التخلص من السعف الذي يتم الحصول عليه نتيجة لعملية التقليم كنفاية.
وقد أظهرت نتائج الاختبار أن أوراق النخيل لديها نطاق الموصلية الحرارية المنخفضة (0.122 إلى 0.210 واط / م ج) [2]. هذا يجعلها جذابة للبحث عن طرق ووسائل الاستفادة من الأوراق في إنتاج مواد العزل الحراري للمباني.
إن العمل المعروض في هذا البحث جزء من مشروع بحثي ممول برعاية مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية.
والمطلوب:
مواد عازلة للحرارة
لكي تكون قادرة على إنتاج مادة عازلة حرارية من أوراق الجافة. ومطلوب مادة مضافة مناسبة (للعمل كموثق). فيجب أن يكون الموثق موصولًا حراريًا منخفضًا، وأن يكون متاحًا محليًا وأن يكون غير مكلف.
وقد تم محاولة العديد من الإضافات والنهج وسيتم تقديم هذه الاضافات ونتائجها في وقت لاحق في الورقة.
اختبارات الموصلية الحرارية
لقياس الموصلية الحرارية للعديد من المواد العازلة للحرارة التي تم الحصول عليها، وتم استخدام الجهاز في مختبر نقل الحرارة هنا في جامعة الملك فهد والإجراءات الموضحة في دليل "مختبر علوم المشروع 60 &؛ في المختبر تم اتباعها. فيتطلب الجهاز أن تكون جميع المواد التي سيتم اختبارها على شكل 7.5 " 7.5 X " X 0.25؛ لوحات، تقام كل لوحة بين لوحة ساخنة على جانب واحد ووحدة تبريد على الجانب الآخر من الجهاز. ومن خلال قياس هبوط درجة الحرارة وتدفق الحرارة يمكن التنبؤ بالموصلية الحرارية باستخدام قانون فوريير المتعامد للأبعاد [3]. ويتم تقديم عينة من الحسابات في الملحق أ.
تمت تجربة المضافات التالية، ويتم تقديم النتائج هنا.
1. أسمنت بورتلاند
خلط الأوراق الجافة المسحوقة (1.5 مم × 6 مم تقريباً) مع عجينة أسمنت بورتلاند شبه سائلة. لوحات من 7.5 "x 7.5 " X و حوالي 5" 0.2 وقد تم صب الأحجام وتركها لتجف في الظل. تتدهور الصفائح الجافة لأن الأسمنت البورتلاندي لا يرتبط بالأوراق المكسرة لذلك، تم استبعاد هذه المادة المضافة إلى جانب ذلك، لديها موصلية حرارية عالية (حوالي 0.72 واط / متر مكعب [4]).
2. الأسمنت الهيدروليكي والجبس
تم تحضير مخاليط الأوراق الجافة المسحوقة، الأسمنت الهيدروليكي، الجبس والماء باستخدام نسب مختلفة من الوزن، وصبغت عدة لوحات من 7.5 "x 7.5 وحوالي 0.25". عندما جفت الأطباق لم تكن صلابة هذه المواد مرضية على الإطلاق ولذلك تم التخلي عن هذه الطريقة.
3. جبس
تم خلط الأوراق الجافة المسحوقة بالجبس والماء باستخدام نسب مختلفة من الوزن لإنتاج 7.5 "X 7.5" × 0.25 "لوحات،
يتم عرض اللوحات المنتجة، النسب المكونة لها وأوصافها في الجدول 1. تم اختبار لوحات صلبة في الحرارة مختبر النقل هنا في جامعة الملك فهد، وتظهر عينة من الحسابات في الملحق "أ". هناك حاجة إلى صفيحة من الجبس وحدها لاستخدامها كقاعدة للمقارنة من أجل ربط قيم الموصلية الحرارية التي تم الحصول عليها للأطباق السابقة.
التوصيل الحراري للجبس: على الرغم من أن التوصيل الحراري للجبس متوفر في الأدب، فقد كان من المفضل تحديده في مختبر نقل الحرارة، وقد تم تحديده ليكون 0.285 وات / متر مكعب. تم اختبار الألواح في الجدول 1 للحرارة الموصلية باستخدام الإجراء الذي تم ذكره في وقت سابق. قد تراوحت قيم التوصيل الحراري التي تم الحصول عليها بين 0.221 واط / متر مكعب و 0.248 واط / متر مكعب. يجب ملاحظة أن الأوراق الجافة في الصفائح تساعد على إبراز انخفاض الموصلية الحرارية للجبس. على الرغم من أن الصفائح الصلبة التي تم الحصول عليها ذات توصيل حراري منخفض، إلا أن الجزء المسيطر من هذا المزيج كان الجبس (50٪ وما فوق). وهذا ليس مرغوبًا لأنه يهزم فكرة استخدام الأوراق بأكملها لتكون العنصر الأساسي للمواد العازلة المنتجة. وبالتالي تم التخلي عن هذا النهج.
الجدول 1. نسب الوزن بنسب مختلفة في لوحات الأوراق الجافة المسحوقة والجبس
| التعليقات علي لوحات المنتجة | ||
| 0.75 1.0 0.71 1.0 0.66 1.0 0.59 1.0 0.55 1.0 0.50 1.0 0.42 1.0 0.33 1.0 0.25 1.0 | صلابه ليست مرضية صلابه ليست مرضية صلابه ليست مرضية صلابه ليست مرضية صلابة مقبولة صلابة جيدة جداً صلابة ممتازة صلابة ممتازة صلابة ممتازة |
الجدول 2 . نسب الوزن بنسب مختلفة من الأوراق، والصمغ، والجبس في ألواح الأوراق الجافة المسحوقة، والجبس، والغراء.
| التعليقات علي لوحات المنتجة | |||||
0.72 1.0 0.35 0.67 1.0 0.33 0.61 1.0 0.30 0.56 1.0 0.26 0.50 1.0 0.25 0.42 1.0 0.20 0.33 1.0 0.20 | صلابه ليست مرضيه صلابه ليست مرضيه صلابة مقبوله صلابة جيدة جداً صلابة ممتازه صلابة ممتازه صلابة ممتازه |
4 . الجبس والغراء
تمت إضافة الغراء السائل الأبيض (متوفر تجاريا بأسعار منخفضة) إلى مزيج من الأوراق المسحوقة والجبس لتحسين عملية الربط ونأمل أن تخفض نسبة الجبس في المزيج. ويوضح الجدول 2 مختلف نسب الخلطات. وينبغي ملاحظة أن هذا النهج لا يقلل من نسبة الجبس في المزيج إلى حد كبير على الرغم من أنه ساعد في إنتاج أطباق صلبة لذلك، تم التخلي عنها.
5. الغراء
تم خلط نفس النوع من الغراء الذي تم استخدامه في الحالة 4 مع الأوراق الجافة المسحوقة والمياه (أضيف الماء لتحسين القدرة على العمل) لإنتاج 7.5 × 7.5 × 0.25 لوحات. وتظهر مواصفات هذه الصفائح في الجدول 3. والعيب الوحيد للمنتج الناتج هو أنه حساس لارتفاع درجة الحرارة. وقد لوحظ أن الألواح أصبحت مرنة حيث زادت درجة الحرارة بضع درجات من درجة حرارة الغرفة وبسبب هذا، تم إيقاف النهج.
الجدول 3 . نسب الوزن بنسب مختلفة في لوحات الأوراق الجافة المسحوق والغراء التجاري.
| التعليقات على لوحات المنتجة | ||||||
1.0 1.0 0.36 1.0 0.8 0.32 1.0 0.7 0.29 | صلابة ممتازة في درجة حرارة الغرفة صلابة جيدة جدا في درجة حرارة الغرفة صلابة مقبولة في درجة حرارة الغرفة | ||||||
جميع الوحات تصبح مرنة بسبب ارتفاع بسيط في درجة الحرارة |
6. غراء الخشب الحبيبي
تم تجربة نوع حبيبي من غراء الخشب (ذو طبيعة صلبة). تم ذوبان الغراء بطريقة غير مباشرة باستخدام الماء الساخن. في حين لا يزال ساخنا، تم خلط الغراء مع أوراق سحقت في نسبة 1: 4 (الغراء: أوراق = 1: 4 من الوزن). تم عمل ثلاث لوحات (7.5 × 7.5 × 0.25) بهذه الطريقة واختبارها في مختبر نقل الحرارة بجامعة الملك فهد. بلغ متوسط الموصلية الحرارية التي تم الحصول عليها 0.227 وات / متر مكعب. هذه القيمة تقارن بشكل جيد للغاية مع القيم المذكورة سابقا.
7.غراء الخشب السائل
كما تم استخدام نوع سائل من غراء الخشب لإنتاج ألواح عازلة للحرارة. وتم مزج الغراء مع فلتر جسيمات الديزل المسحوق في نسبة 1: 4 (الغراء: الأوراق = 1: 4 بالوزن).بالإضافة إلى إنتاج ثلاثة ألواح (7.5 × 7.5 × 0.25) وتركها لتجف لمدة يومين تقريبًا. ثم تم اختبار الصفائح في مختبر نقل الحرارة كان متوسط الموصلية الحرارية التي تم الحصول عليها 0.353 واط / متر مكعب.
8. تمهيد
كما تم استخدام تمهيد متاح تجاريًا لإنتاج ألواح عازلة للحرارة. ثم تم مزج التمهيدي مع فلتر جسيمات الديزل المسحوق في نسبة 1: 5 (التمهيدي: الأوراق = 1: 5 بالوزن). وتم إنتاج ثلاث صحون (7.5 × 7.5 × 0.25) وتركها لتجف في الهواء الطلق لمدة 3 أيام. ثم تم اختبار اللوحات في مختبر نقل الحرارة. بلغ متوسط الموصلية الحرارية المسجلة 0.258 واط / متر مكعب تم تلخيص نتائج منتجات العزل الحراري في الجدول 4.
الجدول 4 . قيم التوصيل الحراري للمنتجات العازلة للحرارة المنتجة.
الاستنتاجات
• يمكن استخدام أوراق جافة النخيل التي يتم سحقها إلى البتات الصغيرة لإنتاج ألواح عازلة للحرارة عند مزجها بمضافات مناسبة (مواد رابطة) ذات موصلية حرارية منخفضة.
• يمكن خلط الغراء الخشب السائل مع أوراق جافة النخيل المسحوق (الغراء: يترك = 1: 4 من الوزن) للحصول على لوحات عازلة للحرارة مع متوسط الموصلية الحرارية يساوي 0.353 وات / متر مكعب.
• يمكن أيضًا مزج التمهيدي مع الأوراق الجافة المجففة لأشجار النخيل (الغراء: الأوراق = 1: 5 بالوزن) للحصول على ألواح عازلة حرارية ذات متوسط توصيل حراري يساوي 0.258 وات / متر مكعب.
• يمكن أن يتم خلط الأوراق الجافة المسحوقة لنخيل التمر وجلود الخشب الحبيبي (الغراء: الأوراق = 1: 4 بالوزن) لإنتاج ألواح عازلة للحرارة ذات متوسط توصيل حراري يساوي 0.227 وات / متر مكعب.
اعتراف
إن العمل المقدم في هذا البحث هو جزء من مشروع بحثي تموله مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتكنولوجيا بموجب المنحة رقم AR-5-141. جميع الآراء أو الاستنتاجات أو الاستنتاجات أو التوصيات في هذه النشرة هي من المحققين ولا تعكس وجهات نظر مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية.
المراجع
[ltr]1. Al-Juruf, R. S وآخرون. "تطوير مواد البناء الجديدة باستخدام سعف النخيل ،" اقتراح بحث مقدم إلى مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية (1983).[/ltr]
[ltr]2. Al-Juruf, R. S وآخرون. "تطوير مواد البناء الجديدة باستخدام سعف النخيل ،" تقرير التقدم رقم 2 قدمت إلى مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية (ديسمبر 1985).[/ltr]
3. دليل "مشروع علوم المختبرات 60". مختبر نقل الحرارة ، جامعة الملك فهد للبترول والمعادن.
[ltr]4. Incropera ، F. P. و D P. Dewitt. أساسيات نقل الحرارة. John Wiley وأولاده (1981).[/ltr]
الرابط مصدر المقال
