Thermal conductivity of gas mixtures for polyurethane rigid foams

Abstract

A temática do presente trabalho insere-se na procura de agentes expansores mais eficientes para espumas de poliuretano. Nesta perspectiva, são apresentadas medições da condutividade térmica de misturas binárias de gases contendo X3 e um alcano, utilizando o Método Transiente do fio Aquecido. A calibração do aparelho foi efectuada através da medição da condutividade térmica de azoto, por comparação com valores da literatura (NIST). Foram estudados dois sistemas binários para possível aplicação como agentes expansores: X1 + X3 e X2 + X3. Foram realizadas medidas de condutividade térmica em três misturas de composições diferentes de cada um dos referidos sistemas na gama de pressão entre 1 e 5 bar e temperaturas entre 300 e 400K. Para a correlação dos resultados experimentais foi utilizado o Modelo Generalizado de Wassiljewa, tendo sido também estudada a dependência do parâmetro ε com a pressão e temperatura. Concluiu-se que o Modelo Generalizado de Wassiljewa apresenta um bom ajuste aos valores experimentais da condutividade térmica de ambos os sistemas estudados, tendo-se verificado que o parâmetro ε apresenta sempre um valor próximo da unidade. O sistema X2 + X3 é aquele que apresenta valores condutividade térmica mais promissores para aplicação como agente expansor de espumas de poliuretano.

ABSTRACT: The present work aims at finding a suitable, highly efficient blowing agent for polyurethane rigid foams. In this framework, measurements of the thermal conductivity of binary gas mixtures using the Transient Hot-wire Method are presented. The calibration of the apparatus was performed using nitrogen and the results were compared with values from the literature (NIST). Two binary systems were studied as possible blowing agents: X1 + X3 and X2 + X3. Three different compositions were measured within a pressure range 1 to 5 bar and temperatures between 300 and 400K. The obtained thermal conductivity data was correlated using the Extended Wassiljewa Model and the dependence of the ε parameter with pressure and temperature was addressed. The Extended Wassiljewa model performs very well in the description of thermal conductivity of both systems and the ε parameter presents always a value close to unity. In conclusion, the X2+ X3 system is the one that seem to be more promissing for the proposed aplication.