1、第七章真空玻璃，7.1概述1。原理：真空玻璃是根據(jù)保溫瓶的原理來密封兩個(gè)平板玻璃的外圍，對(duì)間隙抽真空，密封排氣口。真空玻璃與中空玻璃的比較真空玻璃是一種與中空玻璃結(jié)構(gòu)完全不同的新產(chǎn)品。簡而言之，最基本的區(qū)別在于兩片玻璃之間的空隙中是否有空氣。這種基本差異形成了兩種工藝和技術(shù)含量不同的產(chǎn)品。大部分中空玻璃被鋁框架密封，并被兩片玻璃隔開，玻璃中含有空氣或氬氣，最薄的總厚度為12 (363)毫米。真空玻璃由適當(dāng)分布的顆粒柱隔開，間隙層只有0.10.2毫米，空腔內(nèi)的真空是空的，真空度在0.1Pa以上，最薄的總厚度只有6毫米左右.真空玻璃空間中的殘余氣體幾乎沒有對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱；間隔支柱的傳導(dǎo)熱傳遞。真空

2、玻璃的傳熱主要是輻射傳熱和邊緣傳導(dǎo)傳熱。真空玻璃是由涂有透明低輻射膜的玻璃制成的，它可以像杜瓦瓶中的鍍銀一樣大大降低輻射傳熱。顯然，真空玻璃節(jié)能窗的隔熱、隔音、保溫和抗風(fēng)壓性能優(yōu)于目前所有玻璃材料制成的門窗，如中空玻璃窗。國內(nèi)外真空玻璃的發(fā)展?fàn)顩r1913年，世界上第一個(gè)平板真空玻璃專利被公布?？茖W(xué)家們一個(gè)接一個(gè)地進(jìn)行了大量的探索，并誕生了許多專利。自20世紀(jì)80年代以來，世界真空玻璃的研發(fā)逐漸活躍起來。一個(gè)是由美國科羅拉多太陽能研究所的DKBenson教授領(lǐng)導(dǎo)的真空玻璃研究小組，該小組創(chuàng)造了許多值得后代學(xué)習(xí)的技術(shù)理論、想法和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，但該項(xiàng)目沒有取得任何實(shí)質(zhì)性突破。另一個(gè)是1989年至199

3、4年由悉尼大學(xué)應(yīng)用物理系的RECollins教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，該小組進(jìn)一步改進(jìn)了工藝，于1989年試制了樣品，并于1993年開發(fā)了第一個(gè)實(shí)用的大米真空玻璃，并申請了四項(xiàng)專利。北京大學(xué)前物理學(xué)教授唐也是參與者之一。1994年底，日本平板玻璃有限公司首次從悉尼大學(xué)購買了真空玻璃的專利權(quán)。1996年，在京都工廠進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)量10萬平方米。1997年1月29日，榕樹正式宣布引進(jìn)真空玻璃產(chǎn)品。目前，日本榕樹公司的真空玻璃產(chǎn)品最大尺寸為24，001，350毫米，最小尺寸為350，200毫米。還有一種夾層真空玻璃。(北京新力基地真空玻璃產(chǎn)品最大尺寸為20001200毫米，最小尺寸為600400毫米。為

4、了實(shí)現(xiàn)從杜瓦瓶到真空平板玻璃的飛躍，人們面臨著三個(gè)主要問題：(1)真空平板玻璃不同于杜瓦瓶，是一種體積小、表面積大的窄平板玻璃真空腔，但需要快速抽真空，將殘余氣體減少到可以忽略熱傳導(dǎo)的程度，并長時(shí)間保持其真空度；(2)與杜瓦瓶不同，平板真空玻璃使用支撐只能承受10噸/平方米的壓力，這使得真空玻璃產(chǎn)品滿足建筑玻璃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的強(qiáng)度和機(jī)械壽命，因此有必要對(duì)支撐的物理化學(xué)性能、幾何形狀和幾何分布進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。(3)比杜瓦瓶更難的是，真空玻璃是門窗的透明材料，所以不應(yīng)該影響吸氣口和支架的設(shè)計(jì)和選材的透明性和美觀性。7.2真空玻璃的性能和應(yīng)用7.2.1真空玻璃的性能(1)低傳熱系數(shù)：單層平板玻璃的傳熱

5、系數(shù)為6Wm2K，充氬中空玻璃的傳熱系數(shù)為3.5Wm2K，普通平板玻璃制成的真空玻璃的傳熱系數(shù)為2.6wm2k.國產(chǎn)單面低輻射薄膜真空玻璃的傳熱系數(shù)為1.55 Wm2K，雙面低輻射真空玻璃的傳熱系數(shù)為1.30WM2k.(2)良好的隔音性能：在大多數(shù)音域內(nèi)，真空玻璃的隔音性能優(yōu)于中空玻璃。雙層中空玻璃的平均噪聲衰減為28 dB，真空玻璃的平均降噪為0中空玻璃的內(nèi)表面凝結(jié)，無法擦拭。真空玻璃的空腔內(nèi)沒有氣體或水蒸氣，內(nèi)表面不會(huì)冷凝。真空玻璃與中空玻璃防結(jié)露性能比較，條件：室內(nèi)溫度20，室內(nèi)自然對(duì)流，室外風(fēng)速3.5m/s。真空玻璃的一面為低輻射玻璃。也就是說，當(dāng)室內(nèi)濕度為60%時(shí)，當(dāng)室外溫度為1時(shí)，

6、中空玻璃會(huì)凝結(jié)，而當(dāng)室外溫度為21時(shí)，真空玻璃會(huì)凝結(jié)。(5)耐久性好：對(duì)國產(chǎn)真空玻璃進(jìn)行高溫、高濕、低溫、水浸和紫外線照射處理，比較處理前后隔熱系數(shù)的變化值，以測定其耐久性。經(jīng)測試，真空玻璃具有良好的隔熱性能和耐久性。(6)節(jié)能：采用單面和雙面低輻射薄膜真空玻璃和低輻射薄膜真空中空復(fù)合玻璃，隔熱性能大大提高，傳熱系數(shù)分別為1.66 Wm2K、1.24 Wm2K和1.37 Wm2K，能夠滿足嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能和隔熱要求。7.2.2真空玻璃的應(yīng)用(1)降低噪音的場所：現(xiàn)代交通系統(tǒng)采用高架、立交橋、軌道列車等形式，方便快捷，但也帶來噪音。如果將來能使用真空玻璃，噪音將大大降低。(2)冰柜和玻璃窗：例如，

7、冷藏展示柜的玻璃門不僅要美觀透明，還要在高溫高濕的環(huán)境下無霜節(jié)能。目前的中空玻璃產(chǎn)品厚度大，熱阻低，不能滿足這種要求。(3)運(yùn)輸門窗：火車車窗玻璃、輪船車窗玻璃、汽車車窗玻璃甚至飛機(jī)車窗玻璃都需要改進(jìn)，這表明真空玻璃具有良好的應(yīng)用前景。因此，真空玻璃的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化將是玻璃深加工行業(yè)的一個(gè)良好發(fā)展機(jī)遇。(4)太陽能集熱器蓋板：真空玻璃作為蓋板的集熱器可以達(dá)到140度，比普通雙層玻璃作為蓋板的集熱器高出1520度以上，真空玻璃蓋板內(nèi)外表面的溫差可以達(dá)到30度以上，而普通雙層玻璃一般只有510度左右，這無疑大大提高了太陽能集熱器的效率。(5)建筑門窗：上海等大城市一些新上市的商品房項(xiàng)目開始使用中空玻

8、璃窗戶，中空玻璃成為新的賣點(diǎn)之一?？梢灶A(yù)見，隨著真空玻璃的發(fā)展，真空玻璃作為建筑物的門窗已經(jīng)不遠(yuǎn)了。將真空玻璃與鍍膜玻璃、夾層玻璃、夾層玻璃、中空玻璃等玻璃深加工產(chǎn)品相結(jié)合，或?qū)⒄婵詹Ａc不同厚度、不同性能的鍍膜玻璃相結(jié)合，形成各種系列、多樣化的“超級(jí)玻璃”，生產(chǎn)出各種物理性能更高的新型玻璃產(chǎn)品，以滿足更廣泛應(yīng)用的新要求。7.3真空玻璃生產(chǎn)工藝，7.3.1工藝流程：原晶片磨邊、鉆孔、清洗干燥、支柱邊緣灌漿、加熱、密封、抽真空、密封、冷卻、檢驗(yàn)、入庫；1.支柱(1)的作用：由于熱水瓶是圓的，它能承受大氣壓力的不平衡力，當(dāng)平板玻璃受到大氣壓力時(shí)，會(huì)使兩塊平行的相鄰玻璃板向內(nèi)靠攏，影響真空層。為了確

9、保在外部大氣壓力下真空層的存在，應(yīng)該在兩塊玻璃板之間放置一根柱子。(2)材料和形狀：不銹鋼、碳化鎢鋼、鉻鋼、鋁合金、鎳、鉬、鉭、陶瓷、玻璃等。大多數(shù)形狀是圓柱形、正方形、橢圓形、線形和格子形。(3)尺寸和排列：支柱的設(shè)計(jì)是制造真空玻璃的關(guān)鍵因素。如果柱子和玻璃板之間的接觸面積太大，會(huì)增加導(dǎo)熱性，影響玻璃的透明度。因此，有必要最小化單個(gè)支柱的體積和支柱的總數(shù)。然而，當(dāng)它和玻璃板之間的接觸面積太小時(shí)，在接觸位置將形成集中載荷，這將增加外表面上的拉伸應(yīng)力2.對(duì)封邊和密封材料的要求：1 .放氣性能低；對(duì)各種氣體的低滲透性；c .熔點(diǎn)低。吸口的設(shè)計(jì)必須精致小巧，以免影響平板玻璃的美觀。3.真空玻璃的工作

10、壓力在特定空間內(nèi)形成一定的氣體稀薄狀態(tài)，這種狀態(tài)可以有效地降低，直到氣體的對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱被切斷，從而形成所謂的“真空絕熱”。因此，氣體稀薄程度(真空度)是影響真空絕緣效果的決定性因素。當(dāng)真空玻璃中的壓力為7102帕和7103帕?xí)r，氣體在大氣壓下的熱傳導(dǎo)分別為1和1，因此確定真空玻璃中的壓力不能高于5102帕。為了保證真空玻璃在長期使用中始終保持良好的真空絕緣性能，Collins等人認(rèn)為應(yīng)該保證P2101pa1103pa可以從上述公式中得知，并且一旦密封完成，必須盡可能地減少氣源。4.玻璃的抽吸和脫氣玻璃表面暴露在大氣中，容易吸附大氣中的水和其他氣體。如果玻璃風(fēng)化(發(fā)霉)，在風(fēng)化層中會(huì)有一定量的

11、氣體(102 Pal/cm2)，這是玻璃出氣的重要來源。(因此，真空玻璃必須由優(yōu)質(zhì)玻璃原板制成，不得風(fēng)化)。低溫真空脫氣只能去除物理吸附在玻璃表面的氣體(吸附能小于40J/kgmol)，而高溫烘烤脫氣可以去除化學(xué)吸附的氣體和羥基(吸附能大于60J/kgmol)。悉尼大學(xué)真空玻璃的抽真空過程：(1)玻璃封邊時(shí)在450以上的高溫下烘烤，整個(gè)脫氣過程持續(xù)數(shù)小時(shí)，脫氣完成；(2)抽真空過程中的二次烘烤(350)可以獲得較高的真空度。(如果玻璃再次暴露在空氣中，特別是在潮濕的空氣中，大量氣體將被重新吸附。計(jì)算表明，在350不抽真空，真空度達(dá)不到0.1帕。即使玻璃表面只剩下一層水分子，空腔內(nèi)的壓力也會(huì)高達(dá)530帕。)，7.3.2真空玻璃生產(chǎn)設(shè)備真空玻璃生產(chǎn)設(shè)備無定型設(shè)備，主要包括以下設(shè)備：1。洗滌干燥機(jī)2臺(tái)、密封爐3臺(tái)、立柱布置機(jī)4臺(tái)、真空泵設(shè)備(高溫抽氣)5臺(tái)、密封設(shè)備(激光、電加熱、氣體)7.3.3存在的問題1。在真空玻璃的使用過程中，在大氣壓、風(fēng)壓下，2。真空壽命：初始良好真空度能保持多久；3.產(chǎn)量和成本的問題與生產(chǎn)過程有關(guān)。與中空玻璃相比，真空玻璃有什么優(yōu)點(diǎn)？它未來的發(fā)展方向是什么？