شماره مدرك :
20049
شماره راهنما :
2292 دكتري
پديد آورنده :
حسني، پويا
عنوان :

بهينه سازي و مدل سازي خصوصيات جذب صوت و اشتعال پذيري پانل هاي مركب ساخته‌شده از ضايعات پارچه جين

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
تكنولوژي نساجي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
يازده، 167ص، مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
پانل آكوستيك , جذب صوت , اشتعال پذيري , الياف پارچه جين بازيافتي , رزين فنوليك , مدل سازي , پرتونگاري مقطعي رايانه اي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/10/15
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
دانشكده :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/10/15
كد ايرانداك :
23099063
چكيده فارسي :
در سال هاي اخير، رشد سريع صنايع و گسترش شهرنشيني باعث به وجود آمدن مشكلات زيست‌محيطي متعدد همچون آلودگي‌ صوتي و توليد ضايعات شهري و صنعتي شده است. بر اساس گزارش اخير سازمان بهداشت جهاني، آلودگي صوتي پس از آلودگي هوا دومين عامل زيست محيطي تهديدكننده سلامت انسان در جهان است. يكي از متداول ترين روش‌هاي كاهش آلودگي صوتي استفاده از مواد متخلخل اليافي به‌عنوان جاذب هاي صوتي در ساختمان ها و اتومبيل ها است. از سوي ديگر، امروزه ضايعات شهري و صنعتي به يك معضل بزرگ جدي زيست‌محيطي براي كشورها تبديل شده است. ضايعات پارچه جين كه عمدتاً از الياف پنبه تشكيل‌شده است، يكي از مهم‌ترين اين ضايعات است. در حال حاضر، سالانه حدود 3/2 ميليون تن البسه جين در جهان توليد مي گردد. اين حجم عظيم پس از 1 تا 2 سال مصرف دور انداخته مي شود، درحالي‌كه تنها 10% از اين مقدار بازيافت مي گردد و 90% باقي‌مانده دفن شده يا سوزانده مي شود. بنابراين با توجه به حجم بالاي توليد اين محصول در دنيا، بازيافت آن نيز ضرورت پيدا مي كند. هدف از اين پژوهش، طراحي، ساخت و بهينه سازي پانل هاي اليافي ساخته‌شده از ضايعات پارچه جين و رزين فنوليك با كاربرد به‌عنوان جاذب صوت در صنايع ساختماني و اتومبيل است. به اين منظور، ضايعات پارچه جين پس از تهيه با استفاده از دستگاه گارنت باز شدند. الياف بازشده پس از اختلاط با رزين فنوليك، مطابق طرح آزمايش مبتني بر روش سطح پاسخ با رويكرد D-Optimal، در چهار ضخامت (10، 20، 30 و 40 ميلي متر)، چهار چگالي (80، 100، 120 و 140 كيلوگرم بر مترمكعب) و چهار مقدار رزين (20، 30، 40 و 50 درصد) توليد شدند. خصوصيات مورفولوژيكي پانل ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني موردبررسي قرار گرفت. خصوصيات آكوستيك پانل ها با استفاده از روش لوله امپدانس دو ميكروفونه مبتني بر تابع انتقال و سرعت اشتعال پذيري توسط كابين اشتعال بررسي شد. نتايج نشان داد كه مقدار ميانگين ضريب جذب صدا و سرعت اشتعال پذيري پانل هاي توليدشده به ترتيب در محدوده 60/0-20/0 و 147-40 ميلي متر بر دقيقه قرار دارد. همچنين، نتايج جذب صوت همه نمونه ها با استفاده از مدل هاي تحليلي جانسون-چمپكس-آلارد و اتنبرو پيش بيني شد و نتايج با داده هاي تجربي مقايسه گرديد. تأثير متغيرهاي مستقل بر ميانگين ضريب جذب صوت و سرعت اشتعال پذيري موردبررسي قرار گرفت. بر مبناي شاخص هاي مقدار احتمال و عدم تناسب و توافق معقول بين ضريب همبستگي تعديل‌شده و مجموع مربعات باقي‌مانده، مدل هاي آماري درجه 2 و خطي به ترتيب جهت پيش بيني مقادير ميانگين ضريب جذب صوت و سرعت اشتعال پذيري پيشنهاد گرديد. شرايط بهينه به مفهوم دستيابي به بيشترين ميانگين ضريب جذب صوت و كمترين سرعت اشتعال پذيري در ضخامت 27 ميلي‌متر، چگالي 140 كيلوگرم بر مترمكعب و مقدار رزين 47 درصد تعيين گرديد. در اين شرايط مقادير ميانگين ضريب جذب صوت و سرعت اشتعال پذيري به ترتيب 51/0 و 4/54 ميلي متر بر دقيقه پيش‌بيني شد. درنهايت سه پانل اليافي در شرايط بهينه ساخته شد و خصوصيات آكوستيك، اشتعال پذيري و خمشي آن ها مورد ارزيابي قرار گرفت. مشاهده شد كه در فاصله اطمينان 95 درصد، تطابق عالي ميان نتايج مدل ها و نتايج آزمايشگاهي برقرار است. همچنين، نتايج آزمايش خمش سه‌نقطه‌اي روي پانل بهينه بيانگر مقاومت خمشي 93/0 مگا پاسكال بود. به منظور بررسي عملكرد پانل بهينه در شرايط واقعي، آزمايش جذب صوت در اتاق بازآوا نيز انجام گرفت. در اين شرايط مقدار ضريب جذب صوت كلي براي پانل آكوستيك بهينه 75/0 اندازه گيري شد. همچنين، شبيه سازي استفاده از پانل آكوستيك بهينه در يك سالن چندمنظوره در نرم افزار اودئون انجام گرفت و پارامترهاي زمان بازآوايي، زمان كاهندگي زودهنگام، تميزي، مفهوم و زمان مركزي محاسبه شد. نتايج نشان داد زمان بازآوايي در كليه فركانس ها تقريباً خطي و يكنواخت است و ميانگين آن به 7/0 رسيده است كه از حد استاندارد حداكثر 2 ثانيه كمتر است. ساير پارامترهاي آكوستيكي فوق نيز در محدوده استاندارد و ايده آل قرار گرفتند. درنهايت پانل هاي بهينه در يك اتاق صامت نصب شد. نتايج نشان داد ميانگين تراز فشار صوت قبل و بعد از اجراي مداخلات آكوستيك به ترتيب 5/56 و 3/20 دسي‌بل بوده است. همچنين زمان بازآوايي بعد از اجراي مداخلات در تمامي فركانس‌ها به كمتر از 1 ثانيه كاهش پيدا كرد. اين نتايج نشان مي‌دهد پانل هاي آكوستيكي ساخته‌شده از ضايعات پارچه جين علاوه بر ويژگي دوستدار محيط‌زيست و قيمت مناسب، داراي ويژگي هاي مطلوب آكوستيكي، خمشي و بازدارندگي شعله هستند.
چكيده انگليسي :
Denim waste, primarily composed of cotton fibers, represents one of the most prominent types of this waste. Currently, approximately 2.3 million tons of denim clothing are produced worldwide annually. This large volume is typically discarded after one to two years of use, with only 10% being recycled, while the remaining 90% is either landfilled or incinerated. Given the high global production rate of this product, recycling denim waste has become a pressing necessity. The aim of this study is to design, fabricate, and optimize fiber panels made from denim waste and phenolic resin for use as sound absorbers in the construction and automotive industries. To this end, denim waste was processed using a garnet machine to obtain fibers. These processed fibers were then combined with phenolic resin and fabricated into panels of four different thicknesses (10, 20, 30, and 40 mm), four densities (80, 100, 120, and 140 kg/m³), and four resin percentages (20, 30, 40, and 50%) according to a response surface methodology (RSM) design using the D-Optimal approach. The morphological characteristics of the panels were examined using a field emission scanning electron microscope. The acoustic properties were assessed using a two-microphone impedance tube based on the transfer function method, while flammability rates were measured in a combustion chamber. Results indicated that the sound absorption average (SAA) and flammability rates (FA) of the fabricated panels ranged from 0.20 to 0.60 and 40 to 147 mm/min, respectively. Furthermore, sound absorption performance for all samples was predicted using Johnson-Champoux-Allard and Attenborough analytical models, with outcomes compared against experimental data. The effects of independent variables on the SAA and FA rate were also analyzed. Based on statistical indicators, including p-values, lack of fit, and the reasonable alignment between adjusted R-squared values and residual sum of squares, second-order and linear statistical models were respectively proposed to predict the SAA and FA rate. The optimal conditions were determined as achieving the highest SAA and the lowest FA rate at a thickness of 27 mm, a density of 140 kg/m³, and a resin content of 47%. Under these conditions, the SAA and FA rate were predicted to be 0.51 and 54.4 mm/min, respectively. Subsequently, three fiber panels were fabricated under optimal conditions, and their acoustic, flammability, and flexural properties were eva‎luated. It was observed that, with a 95% confidence interval, there was excellent agreement between the model predictions and experimental results. Additionally, three-point bending tests on the optimized panel indicated a flexural strength of 0.93 MPa. To assess the performance of the optimized panel in real-world conditions, sound absorption testing was also conducted in a reverberation room. Under these conditions, the overall sound absorption coefficient for the optimized acoustic panel was measured at 0.75. Furthermore, a simulation of the panel’s application in a multipurpose hall was conducted using Odeon software, where parameters such as reverberation time, early decay time, clarity, definition, and center time were calculated. Results indicated that the reverberation time across all frequencies was nearly linear and uniform, with an average of 0.7 seconds, well below the maximum standard threshold of 2 seconds. Other acoustic parameters also fell within ideal standard ranges. Finally, the optimized panels were installed in an anechoic chamber. Results showed that the average sound pressure level decreased from 56.5 dB to 22 dB following acoustic interventions. Additionally, the reverberation time across all frequencies was reduced to under 1 second.
استاد راهنما :
پرهام سلطاني
استاد مشاور :
ابراهيم تابان , سميه اميني نسب
استاد داور :
علي خوانين , فرهاد فروهرمجد , حسين حسني , مهدي حجازي
لينک به اين مدرک :

بازگشت