Новости

Jan 07, 2024

Измерение теплового потока через вакуумное изоляционное стекло часть 1

Дата: 1 августа 2022 г. Авторы: Дженк Кочер, Антти Аронен, Ричард Коллинз, Осаму Асано и Юми Огисо Источник: Glass Structures & Engineering | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00182-0 Неоднородности в

Дата: 1 августа 2022 г.

Авторы: Дженк Кочер, Антти Аронен, Ричард Коллинз, Осаму Асано и Юми Огисо

Источник: Стеклянные конструкции и инженерия | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00182-0

Неравномерности теплового потока через опорные стойки в вакуумных изоляционных стеклах (ВИГ) могут привести к существенным ошибкам при измерении теплоизоляционных свойств этих устройств. В данной статье обсуждаются эти погрешности в приборах, у которых область измерения находится в прямом термическом контакте с листами стекла. Пространственные неоднородности теплового потока в различных конструкциях ВИГ моделируются методом конечных элементов. При измерении площадей с большими размерами по сравнению с разделением опорных столбов погрешности неприемлемо велики для всех практических конструкций ВИГ при использовании приборов с защищенной горячей пластиной. Эти погрешности меньше у приборов измерителей теплового потока благодаря конструкции преобразователя теплового потока.

Вакуумное изоляционное стекло (ВИГ), показанное на рис. 1, представляет собой теплоизолирующее остекление, состоящее из двух листов стекла, герметично соединенных между собой по краям, с тонким сильно вакуумированным внутренним пространством (Коллинз и Робинсон, 1991; Коллинз и Симко, 1998). ; Коллинз и др., 1995). Разделение стеклянных листов под действием атмосферного давления поддерживается множеством небольших опорных столбов. Столбы размещены на квадратной сетке, разделенной λp. Мы определяем элементарную ячейку массива столбов как квадратную область размером λp×λp со сторонами, ориентированными параллельно рядам столбов, и одной колонной в центре.

Несколько процессов способствуют тепловому потоку через образец VIG: теплопроводность через опорные стойки, излучение между внутренними поверхностями стеклянных листов, теплопроводность через остаточный газ и теплопроводность вдоль стеклянных листов в районе кромочного уплотнения. Мы определяем тепловой поток как тепловой поток на единицу площади в любой точке, измеряемый в единицах Вт·м⁻². Сильно локализованный тепловой поток через стойки, а также тепловой поток вдоль стеклянных листов вблизи кромочного уплотнения приводят к значительным пространственным неравномерностям теплового потока по внешним поверхностям стеклянных листов ВИГ.

С 1989 года Сиднейский университет реализует комплексную программу исследований и разработок в области науки и технологий VIG (Коллинз и Робинсон, 1991; Коллинз и Симко, 1998; Коллинз и др., 1995; Эшмор и др., 2016). Важной частью этой программы является способность определять характеристики теплового потока через образцы VIG. Это делается с использованием изготовленных по индивидуальному заказу приборов с защищенной горячей пластиной, в которых размер области измерения мал по сравнению с расстоянием между опорными столбами (Коллинз и др., 1993; Дей и др., 1998). Отдельные вклады в тепловой поток от отдельных столбов и излучение между стеклянными листами объединяются, образуя общий тепловой поток. Данные, полученные с помощью этих приборов, были подтверждены измерениями на образцах большой площади в обычных калиброванных приборах с защищенным горячим ящиком (Simko et al. 1999).

К сожалению, защищенная электроплита небольшой площади не является коммерческим инструментом, который легко доступен. Стандартные коммерческие приборы с защищенной электроплитой и тепловым потоком обычно измеряют вклады многих столбов. При использовании таких приборов измеряемый тепловой поток через образец VIG, как правило, зависит от положения области измерения относительно массива столбов.

Это первая (часть 1) из двух статей, в которых обсуждаются измерения теплоизоляционных свойств образцов ВИГ с использованием приборов большой площади в удаленных от краев областях. В данной статье рассматриваются конфигурации, в которых измерительная зона прибора находится в прямом тепловом контакте со стеклянными листами ВИГ. В этой ситуации тепло, поступающее в зону измерения, может существенно отличаться от среднего теплового потока через ВИГ по эквивалентной площади из-за столбов, что приводит к ошибкам в измерениях.