王鐵華先生現(xiàn)場(chǎng)演講
充氣中空玻璃的生產(chǎn)過(guò)程控制和質(zhì)量檢測(cè)
王鐵華先生聯(lián)合太平（北京）科技發(fā)展有限公司
摘要：
中空玻璃充入惰性氣體，不但有助于改善中空玻璃的節(jié)能效果，而且有助于保護(hù)離線低輻射玻璃的膜層。因此，探討如何提高氣體中空玻璃的初始濃度和氣密性是十分重要的。本人旨在探討充氣中空玻璃的生產(chǎn)控制和產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)，重點(diǎn)側(cè)重生產(chǎn)過(guò)程控制，并就目前的幾種手工充氣方法進(jìn)行簡(jiǎn)單扼要的討論。
關(guān)鍵詞：
充氣中空玻璃的初始濃度、層流、紊流、生產(chǎn)過(guò)程控制、質(zhì)量檢測(cè)、惰性氣體的擴(kuò)散
隨著國(guó)家有關(guān)建筑節(jié)能的政策方針和法規(guī)的大力實(shí)施、建筑節(jié)能知識(shí)的逐漸普及,人們對(duì)節(jié)能配置高的中空玻璃需求也在不斷增加,低輻射鍍膜玻璃的規(guī)模化生產(chǎn)帶來(lái)的市場(chǎng)增量的相對(duì)提高,使高性能中空玻璃的有效需求量的不斷增加成為可能。于是出現(xiàn)了低輻射鍍膜中空玻璃方面越來(lái)越廣泛的應(yīng)用, 方興未艾。但低輻射玻璃的應(yīng)用帶來(lái)了我們以前不曾遇到的兩個(gè)問(wèn)題, (1)使用離線低輻射鍍膜制作中空玻璃,對(duì)密封壽命的要求變得更加突出; (2)使用低輻射玻璃解決熱輻射問(wèn)題之后,降低中空玻璃空腔內(nèi)的熱對(duì)流就變得十分迫切。
中空玻璃充惰性氣體有助于同時(shí)改善密封壽命和降低熱對(duì)流,而充氣中空玻璃所必要的初始充氣濃度和氣密性,是解決這兩方面問(wèn)題的基本保證。本文
重點(diǎn)討論提高充氣中空玻璃的初始濃度所涉及的有關(guān)問(wèn)題,如充氣中空玻璃的生產(chǎn)過(guò)程控制和產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè),旨在幫助那些已經(jīng)對(duì)中空玻璃充氣但濃度低于90%和那些正在考慮上中空玻璃充氣設(shè)備的廠家選擇正確的充氣設(shè)備。
充氣的基本知識(shí)
一般來(lái)說(shuō),充氣中空玻璃所使用的惰性氣體為氬氣,具有無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的特點(diǎn),其分子量是較空氣重38%,導(dǎo)熱系數(shù)比空氣小。
由于氬氣的密度比空氣大,因此,在中空玻璃充氣時(shí),氬氣充(進(jìn))氣孔在下端、空氣的出(排)氣孔在上端,以置換出中空玻璃內(nèi)的空氣,達(dá)到所需要的氬氣濃度。
中空玻璃的充氣過(guò)程實(shí)質(zhì)上是流動(dòng)氣體從一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)的過(guò)程,充氣質(zhì)量高與否與氣體產(chǎn)生層流(丨aminar)抑或是紊流(turbulence)有關(guān)。因此,討論中空玻璃充氣質(zhì)量不能離對(duì)開層流和紊流基本概念的討論。
粘性流體運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力和粘性力共同作用的結(jié)果。粘性流體運(yùn)動(dòng)與理想流體運(yùn)動(dòng)的主要區(qū)別是,微團(tuán)的受力除慣性力外,還有粘性力,根據(jù)這兩種力的特點(diǎn),它們對(duì)流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)行為的影響是不同的。按照定義,粘性力的作用是阻止流體微團(tuán)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,而慣性力的作用與粘性力的作用正好相反,因此在粘性流體流動(dòng)中,流動(dòng)的行為決定于這兩種力作用的結(jié)果。粘性流體運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力和粘性力共同作用的結(jié)果。在粘性力的作用遠(yuǎn)大于慣性力的作用條件下，氣體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生層流,反之,在慣性力的作用遠(yuǎn)大于粘性力的作用時(shí),氣體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紊流。
直觀地看,作為流體運(yùn)動(dòng)的一種最簡(jiǎn)單圖像,層流可以看成是彼此相鄰、并且具有“確定物質(zhì)意義”的流層,或者說(shuō)是不存在相互串動(dòng)的“流體線元”，進(jìn)行滑移運(yùn)動(dòng)的一種延伸。簡(jiǎn)單地說(shuō),層流就是流體的分層流動(dòng)。此時(shí),運(yùn)動(dòng)中流體承受的牛頓粘性應(yīng)力,與固體之間反抗彼此滑移運(yùn)動(dòng)的力學(xué)機(jī)制沒有任何本質(zhì)差異。紊流的基本特點(diǎn)是有渦性、不規(guī)則性、隨機(jī)性、擴(kuò)散性和耗散性,是一種由大小不等、頻率不同的旋渦結(jié)構(gòu)組成,使其物理量對(duì)時(shí)間和空間的變化均表現(xiàn)出不規(guī)則的隨機(jī)性。
目前我國(guó)的中空玻璃的充氣質(zhì)量不高,在很大的程度上是由充氣過(guò)程中產(chǎn)生的紊流所造成的(參見圖2和圖3)。假定充氣設(shè)備的傳感器只識(shí)別中空玻璃排氣孔處收集到的惰性氣體的濃度,且充氣中空玻璃的層流和紊流最終給出的惰性氣體濃度同樣符合標(biāo)準(zhǔn)要求,人們用肉眼人們又無(wú)法區(qū)別哪片中空玻璃的惰性氣體在擴(kuò)散后的濃度走向。如果采用高壓放電法對(duì)這類充氣中空玻璃的初始濃度進(jìn)行在線檢測(cè),所得出的濃度就會(huì)高出擴(kuò)散后的實(shí)際濃度。結(jié)果有二: (1)如果廠家將存在紊流的產(chǎn)品判斷為合格交付客戶或送到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè),擴(kuò)散后的實(shí)際濃度就會(huì)低于開始測(cè)試的濃度。 (2)這種濃度明顯變化的充氣中空玻璃會(huì)困惑生產(chǎn)廠家,因?yàn)楫a(chǎn)品的密封并無(wú)缺陷,且產(chǎn)品測(cè)試的只是初始濃度。
關(guān)于流體的層流和紊流的上述表述,在于揭示中空玻璃充氣過(guò)程流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中出現(xiàn)紊流的可能性及其特點(diǎn),對(duì)此更進(jìn)一步的闡述,已超出了本文的范圍，而本文的重點(diǎn)是在于論述紊流在充氣過(guò)程中對(duì)濃度所帶來(lái)的影響以及如何避免紊流的產(chǎn)生。
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