真空玻璃传热系数的计算

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1、节能·环保·创新·发展iiiiii■i‘；iii■iiiiijj■；iiiiii●iiI!It●■●■●■i

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3、ii；iji■■■i■■●i；iiii■■宣真空玻璃传热系数的计算唐健正北京新立基真空玻璃技术有限公司北京100039摘要本文论述了真空玻璃的传热机理，并介绍了真空玻璃及组合真空玻璃传热系数的计算方法。关键宇真空玻璃传热系数真空玻璃是新型玻璃深加工产品，是我国玻璃工业中为数不多的具有自主知识产权的前沿产品，它的研发推广符合我国鼓励自主创新的政策，也符合国家大力提倡的节能政策，具有良好的发展潜力和前

4、景。从原理上看真空玻璃可比喻为平板形保温瓶，二者相同点是两层玻璃的夹层均为气压低于101Pa的真空，使气体传热可忽略不计；二者内壁都镀有低辐射膜，使辐射传热尽可能小。二者不同点：～是真空玻璃用于门窗必须透明或透光，不能像保温瓶一样镀不透明银膜，镀的是不同种类的透明低辐射膜；二是从可均衡抗压的圆筒型或球型保温瓶变成平板，必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受每平方米约10吨的大气压。使玻璃之间保持问隔，形成真空层。“支撑物”方阵间距根据玻璃板的厚度及力学参数设计，在20mm～40mm之间。为了减小支撑物“热桥”形成的传热并使人眼难以分辨，支撑物直径很小，目前产品中的支撑物直径在0．

5、3romeO．5m之间，高度在0．1nO．2rm之间。真空玻璃的结构如图l所示。0◆1}jl、-掣lI圈1真空玻璃的基本结构钎焊科0．1-0．2mm由于结构不同，真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。图2为简化的传热示意图，真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热及残余气体传熟三部分构成，而中空玻璃刚由气体传热(包括传导和对流)和辐射传热构成。㈣～魁真空玻璃中空玻璃图2真空玻璃和中空玻璃的传热机理示意图1822006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会节能·环保·创新·发展由此可见，要减小因温差引起的传热，真空玻璃和中空玻璃都要减4、辐射传热，有效的方法是采用镀有低辐射膜的玻璃Low-

6、E玻璃)，在兼顾其它光学性能要求的条件下，膜的发射率(也称辐射率)越低越好。二者的不同点是真空玻璃不但要确保残余气体传热小到可忽略的程度，还要尽可能减小支撑物的传热，中空玻璃则要尽可能减小气体传热。为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素，中空玻璃的空气层厚度一般为9～24mm，以12mm居多，要减小气体传热，还可用大分子量的气体(如惰性气体：氩、氪、氙)来代替空气，但即便如此，气体传热仍占据主导地位。1真空玻璃热导和热阻及传热系数的简单计算方法I．1两平行表面之问的辐射热导可由下式估算C辐N=8宥螭0(T14-Tz‘)／(T厂B)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯·(1)式中T-，L

7、是两表面的绝对温度，单位为Ke☆*是表面有效辐射率0是斯忒芬一波尔兹曼(Stefan-Boltzmarm)常数，其数值为5．67X10～m．2K4。在两平行表面温差不大(如数十度)的条件下，可用下面公式(2)计算，误差在百分之一以内。C幅*=4o有簸0T4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)T是两表面的平均绝对温度。(1)和(2)式中￡自#为有效辐射率，由下式(3)计算：o青#=(e11+￡2-L1)～⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)式中￡。是表面l的半球辐射率。e。是表面2的半球辐射率。计算例：真空玻璃的一片玻璃是4mmLow—E玻璃，辐射率为0．1

8、0，另一片是4mm普通白玻，辐射率为0．84，则可算出￡_《=(10+1．19-1)。=o．098按我国测试标准，室内侧温度：TI．18+273=291K室外侧温度；T2—20+273=253K平均温度：T=272K公式(2)可简化为Cu#--4．5648目#据此可算出CM=0．447Wm"2K．1Ru=l／C"=2．237W1一K1．2圆柱支撑物热导可由公式(4)计算％物2态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)蚀掉物廊式中X#为玻璃导热系数，约为0．76Wm。1K．1h为支撑物高度，单位为ma为支撑物半径，单位为mb为支撑物方阵问距，单位为inX支掉*为支撑物材料的导熟系数，单位为Wm。

9、Ko目前国内外均选用不锈钢材料青4作支撑物，使得xi∞比x#大20倍以上，支撑物高度h又比半径a小，故公式(4)可简化为q黝=三笋⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(5)2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会183节能·环保·创新·发展计算例：当支撑物选用a=0．25ram，h=0．15mm方阵间距b=25mm则C女H∞=o．608Wm。K．1我国新立基公司的专利采用环形(又称C形)支撑物，热导还可比上述计算值小10％至20％。此例中C直掉#可按0．50Wrn