FARKLI TUĞLA BOŞLUĞU DÜZENLEMLERİNİN ISIL DİRENÇ ÜZERİNE ETKİSİ


Kan F. E., Arıcı M. E.

15. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ (TESKON 2023), İzmir, Turkey, 26 - 29 April 2023, vol.3, pp.881-889

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 3
  • City: İzmir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.881-889
  • Karadeniz Technical University Affiliated: Yes

Abstract

Heat transfer occurring in brick, which has an essential place among building filling materials, is a conjugate heat transfer problem consisting of conduction in solid brick walls and natural convection in cavities. Since building filling materials do not have a load-bearing capacity, one of the important features besides easy production and assembly is their high thermal resistance. This high thermal resistance constitutes an essential place in the heat transfer between the building shell and the building parts. High thermal resistance in building bricks is achieved by producing the brick from materials with low thermal conductivity, slowing down the natural convection mechanism in the gaps, or performing both together. This study aims to increase thermal resistance by distributing the gaps at unequal intervals and reducing the horizontal positioning design's natural convection effect with a 45º angle. In the study, a standard brick model was determined for comparison, and the volume/void ratio in different orientations was determined according to the standard element. One standard square hollow brick of 67.5 mm x 95 mm x 95mm, four unequal hollow bricks, one horizontally 45º angled square hollow, and hexagonal hollow brick was in the experimental study produced from PLA filament material on a 3D printer. Temperature analysis at variable thermal powers was performed on the produced models. The relationship between temperature difference and thermal resistance was found for different thermal powers. The results are presented as the variation of the total thermal resistance in the brick with the temperature difference between the brick surfaces. It was seen that the widening gap configuration in the direction of heat transfer is the most suitable configuration for the increase in thermal resistance, and the opposite configuration is the configuration that reduces thermal resistance.

Yapı dolgu malzemeleri arasında önemli bir yere sahip tuğlada gerçekleşen ısı transferi, tuğla katı

cidarlarında iletim ve boşluklardaki gerçekleşen doğal taşınımdan oluşan bir birleşik (conjugate) ısı

transferi problemidir. Yapı dolgu malzemelerinin yük taşıma kapasitesi olmadığından, kolay üretim ve

montajın yanı sıra istenilen önemli özelliklerden biri de yüksek ısıl dirence sahip olmalarıdır. Bu yüksek

ısıl direnç yapı dış kabuğunda ve yapı bölümleri arasında gerçekleşen ısı geçişinde önemli bir yer

teşkil etmektedir. Yapı tuğlalarında yüksek ısıl direncin elde edilmesi, tuğlanın düşük ısıl iletkenliğe

sahip malzemeden üretilmesi, boşluklardaki gerçekleşen doğal taşınım mekanizmasını yavaşlatmak

veya her ikisinin birlikte gerçekleştirilmesi ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada, boşlukların eşit olmayan

aralıklarla dağıtılması ve yatayla 45º açılı konumlandırma tasarlanmasının doğal taşınım etkisini

zayıflatılması yoluyla ısıl direncinin artırılması amaçlanmıştır. Çalışma da karşılaştırma yapabilmek

amacıyla standart bir tuğla modeli belirlenmiş ve farklı oryantasyonlarda hacim/boşluk oranı standart

elemana göre belirlendi. Deneysel çalışmada 67,5 mm x 95 mm x 95mm boyutlarında bir adet

standart kare boşluklu tuğla, dört adet eşit boşluklara sahip olmayan tuğla, birer adet yatayla 45º açılı

kare boşluklu ve altıgen boşluklu tuğla 3B yazıcıda PLA filament malzemeden üretildi. Üretilen

modeller üzerinde değişken ısıl güçlerde sıcaklık analizleri gerçekleştirildi. Farklı ısıl güçler için,

sıcaklık farkı-ısıl direnç ilişkisi ortaya çıkartıldı. Sonuçlar, tuğladaki toplam ısıl direncin, tuğla yüzeyleri

arasındaki sıcaklık farkı ile değişimi olarak sunuldu. Isı transferi yönünde genişleyen boşluk

yapılandırmasının ısıl direnç artışı için en uygun yapılandırma ve bunun tersi olan yapılandırmanın ise

ısıl direnci azaltan yapılandırma olduğu görüldü.