Vakum yalıtım panellerinde farklı yüzey alanına sahip nano tozların ısı yalıtım performansına ve mekanik özelliklerine etkisi
The effect of nano powder having different surface area to thermal insulation performance and mechanical properties of vacuum insulation panels
Yazar: ALİ EKREM AKDAĞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. KAMİL DELİKANLI ; DOÇ. DR. METİN DAVRAZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde enerjinin verimli kullanılması ve enerji verimliliğini destekleyecek yeni nesil malzeme ve bileşen teknolojilerinin geliştirilmesi çok önem arz etmektedir. Isıtma ve soğutmaya bağlı enerji kayıplarının fazla olduğu alanlarda vakum yalıtım panelleri (VYP) yalıtım malzemesi olarak kullanıldığında yüksek enerji verimliliği sağlanabilir. Ancak günümüzde VYP' leri uygulamaları oldukça sınırlıdır. Bu durumun en önemli nedeni hammadde (özellikle toz dolgu maddeleri) maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Uygulamaların yaygınlaşması daha ekonomik VYP üretilmesine bağlıdır. 
Bu tez çalışmasında VYP'lerin ekonomikliklerinden daha çok, farklı özgül yüzey alanına (ÖYA) sahip tozlardan üretilen VYP' lerin yalıtım performansları ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Ulaşılan sonuçlardan birisi, farklı ÖYA' na sahip tozların belirli oranlarda karıştırılması ile daha ekonomik panellerin elde edilebildiğidir. Bununla birlikte en düşük ısı iletkenlik değerlerini en büyük ÖYA' na sahip tozlardan üretilen VYP' leri sağlamıştır.
Bu çalışmada üretilen tüm çekirdek numunelerin ısı iletkenlik ve mekanik özelliklerine dair testleri geçerli DIN EN normlarına uygun olarak yürütülmüştür. Çekirdek ve VYP örneklerinin ısı iletkenlikleri atmosfer basıncında ve vakumlu ortamda (<0.1 Pa) ısı akış ölçer yöntemine göre Fox 314 cihazında ölçülmüştür. Numunelerin mekanik özellikleri analiz edildiğinde, çekirdekteki fiber oranının azalmasıyla genel olarak basınç dayanımının arttığı, buna karşılık çekme gerilmesinin de azaldığı belirlenmiştir. VYP ısı iletkenlik test bulgularının değerlendirilmesi sonucunda kriyojenik perlitin fumed silikaya alternatif dolgu maddesi olarak (belirli oranda) kullanılabileceği belirlenmiştir.
Çekirdek karışım tasaramları ve VYP' lerinin ölçülen ısıl iletkenlik verileri kullanılarak, Matlab programında çalışan nntool aracıyla hazırlanan Yapay Sinir Ağı (YSA) eğitilmiştir.  Sonrasında bu programa karışım oranları verileri yüklenerek, VYP ısıl iletkenlikleri tahmin ettirilmiştir. Sonuçlar analiz edildiğinde tahminlerde ~%99 oranında başarı sağlanmıştır. Ayrıca VYP'nin karışım parametrelerini tahmin eden bir program da Visual Basic programı kullanılarak hazırlanmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Vakum yalıtım paneli, dolgu maddeleri, özgül yüzey alanı, çekirdek, fiziko-mekanik özellikler, ısı iletkenlik ve tahmini

Abstract:
Today, efficient usage of energy and developing of new generation material and component technologies which supported energy efficiency is very important. When the vacuum insulation panels (VIP) were used as insulation material at areas have high energy loss depend on heating and refrigerating, high energy efficiency could be provided. But, today VIP applications are quite limited. The most important reason for this situation is the high costs of raw materials (especially powder filling materials). Becoming widespread of the applications is depending on economic production of VIP.
In this thesis, more than the economy of VIPs, insulation performances and mechanical properties of VIPs produced from powders have different specific surface area (SSA) were investigated. One of the accessible results was by mixing powders have different specific surface area (SSA) at different ratios; more economic panels could be obtained. At the same time, the lowest thermal conductivities were provided by VIPs produced powders have the highest SSA. 
The tests concerning thermal conductivity and mechanical properties of all core samples produced in this study were made which were suitable to valid DIN EN norms. Thermal conductivities of core and VIP samples were measured in Fox 314 device, according to heat flow meter method at atmosphere pressure and vacuum ambient (<0.1 Pa).  When the mechanical properties were analyzed with decreasing fiber ratio in core, generally compression strength was increasing whereas tensile strength was decreasing. As a result of analysis of test datas,  it can be used cryogenic perlite (at certain ratio) as an alternative filling material to fumed silica in VIP core.
By using measured thermal conductivities data of VIP's and core mixing designs, artificial neural network (ANN) was trained prepared by nntool worked at Matlab software. After that, mixing ratios data were loaded to this code and thermal conductivities were estimated by using this program. When the results analyzed, ~ 99 % success were been achieved. Otherwise, a program that estimates of VIP mixing parameters was prepared by using Visual Basic Software.          

Keywords: Vacuum insulation panel, filler materials, specific surface area, core,   physico-mechanical properties, thermal conductivity and its estimation.