• <listing id="dpw2y"></listing>

    <label id="dpw2y"></label>

      <tt id="dpw2y"></tt>

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模

        来源真空技术网www.ismp.tw海南大学信息科学技术学院作者杜萍
        由于真空玻璃的导热系数测量复杂本文提出一种基于非稳态传热过程的软测量表征真空玻璃导热系数的模型首先在连续介质与半无限大物体的前提下采用能量守恒定律与拉普拉斯变换法对数学物理模型进行求解建立非加热面的?#34892;?#28201;度计算公式然后利用数值仿真软件FLUENT 对物理模型进行温度场仿真

        仿真结果表明检测时间少于5 ?#31181;?#36798;到节约时间的目的为保证温度测量准确取多个测量点的测量值为减小测量误差采用圆形加热片时加热片的半径与真空玻璃厚度之比要大于3这些为后续研究真空玻璃导热系数与温度变化之间的关系奠定一定的理论和应用基础对实验有指导意义为真空玻璃导热系数的在线检测和其过程的优化控制提供指导

        在推进节能型社会建设的进程中建筑节能是不能忽视的重要方面门窗耗费的能量不容小觑具有自主知识产权的真空玻璃是一种性能优异的新型节能建?#27169;?#22312;全社会节能减排的趋势下受到了人们的广泛关注使用真空玻璃门窗后不仅明显节省了空调的制热制冷费用极大地提高了居?#19968;?#22659;的舒适度而且由于真空玻璃结构上的特点即真空层的存在阻隔了声音的传递可保?#36136;?#20869;宁静空间减小噪声污染同时真空玻璃的热阻很大真空腔内无空气也无水汽分子即使室内外温差达到50也?#25442;?#20986;现结露现象令人视野清晰开阔

        由于真空玻璃暴露在房屋外面在使用过程中很容?#36164;?#21040;外界环境的腐蚀及不可预料的外力冲击作用这些都会使真空玻璃的性能退化甚至结构破损从而失去其节能功能周期性地对真空玻璃性能进行检测与监测可以保证真空玻璃的健康状态及其使用寿命是保证节能建筑发挥节能功效所必须的工作内容

        国内外广泛使用的热传导性能测试方法尚无统一的标准主要使用稳态测量方法稳态热传导测试方法的基本原理如下首先被测试的样品两个表面形成恒定的温差平衡一段时间后试样内部的温度分布不再随时间变化即进入稳态热量传递状态试样内部每一位置通过的热流量相等最后利用热流量温差和导热系数之间的关系反解出导热系数不过由于真空玻璃热扩散系数很小为使试样达到稳态热量传递状态需要较长的实验时间同时为了使热流单向一维流动试验装置必须配备良好的绝热层同时样品边界附近的漏热现象将影响到测试结果而且为了保持被测试的样品两个表面的温差恒定试验装置需具有良好的恒温系统从而使得试验装置较复杂和冗杂

        文献1 提出在相同热源下真空玻璃非热源侧温度与传热性能相关本文在此基础上提出非稳态传热模型建立非热源侧温度计算方法并利用CFD 数值仿真技术进行温度数据分析并提出在实验中测量温度要注意的事项

        1真空玻璃

        1.1物理模型

        真空玻璃通常是由两片玻璃组成在中间放置微小的支撑物以均匀隔开在周边采用玻璃焊?#20808;?#34701;封接然后通过抽真空后封装抽气孔或者在真空环境下熔封玻璃周边等方法使玻璃之间形成真空层如图1 所示

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模

        图1 真空玻璃基本结构

        1.2数学模型

        将真空玻璃在宏观上用均质平板玻璃来代替不连续的支柱排列应用连续介质假设将真空玻璃用某一均匀连续介质作为其等价介质其温度密度等物理参数都是空间的连续函数表征其等效的物理性质

        当物体的温度随着时间的变化而随之变化时这个导热过程称之为非稳态导热导热微分方程及初始条件与边界条件一起才能完整地描述一个特定的非稳态导热问题结合傅立叶导热定律与半无穷假设如图2 所示将在加热过程中的真空玻璃看作是无限大的即在时间τ=0 时位置x=0 处的表面受到扰动温度t 沿仅且仅沿x 轴方向一维传递

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模

        图2 半无限大物体示意

        2CFD仿真

        数值仿真技术可以帮助人们完成从最初的基本结构设计到最后的参数优化利用CFD 软件可以使人们细致入微地观察全部情况通过数学方程描述物理问题的数值求解的基本思想可概括如下在时间坐标系与空间坐标系中原本是连续变化的物理量的场通过网格划?#36136;?#27573;用数量极多(可?#28304;?#34920;物理量的场的特性)但有限个(数学方程可以解出)离散点上的值的来代替原来的物理量的场这样求解关于这些离散点上的值的代数方程就可以获得离散点上被求的物理量的值上述基本步骤可以如图3 来表示

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模

        图3 流程框架

        本文研究内容基于UGICEM 和FLUENT 商用软件运行的计算机主要配置为处理器Intel(R)Pentium (R)CPU B950-2.10GHz内存4GB操作系统Windows7 旗舰版几何模型的准确性和网格划分的质量与数值仿真结果的可靠性息息相关所以在UG 软件中建立真空玻璃的几何模型时应尽量与?#23548;是?#20917;相一致用ICEM 软件划分网格后要注意检查网格质量在本文中所有模型都是基于UG8.0版本做出并导出ANSYS ICEM 可以识别的IGES文件在ANSYS ICEM 中可以做出质量较高的网格如图4-1 所示

        考虑到在实验过程中温度是唯一的测量量真空技术网http://www.ismp.tw/认为它的准确性十?#31181;?#35201;在数学模型中假设了温度只沿x 轴方向进行一维导热这样理论上只要测得温度与时间的变化关?#23548;?#21487;得出导热系数λ 表征的值不过在实验中不得不考虑到温度的y 轴传热过程即径向传热过程所以在实验中就必须合理地解决测温点的选取问题提高实验的准确性及复现性

        2.1测温点的选取

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模

        图4 网格划分及温度变化

        由图4 可以看出在5 ?#31181;?#20869;完全可以测量多个测量点完成实验由于支柱和径向热量传输的影响?#20063;?#24418;心处的温度较其他点温度较高同时为了避免在实验中出现的随机将测温点布置在温度较高附近所以测温点不能仅仅选择一个而是要在形心某一半径?#27573;?#20869;布置多个取各个温度值求和作均值化

        2.2加热片的半径

        为?#26031;?#36896;半无限大条件降低径向传热的影响加热片的面积越大越好如图5 所示模型厚度10mm在不同面积加热片时测温点的温度变化情况随着加热片面积的增大也越来越符合半无限大物体的特性径向导热对测量点的温度影响逐渐变小相同时刻的温度误差越来越小当加热片面积增大到一定程度对精度的贡献及在工程应用上的影响可?#38498;圆?#35745;

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模

        图5 测温点温度与加热片面积关系

        3结论

        在全球低碳节能浪潮下真空玻璃将随着产业化进程的加快获得越来越广泛的应用其相关性能参数的测量也愈发重要由此本文建立了非稳态传热模型得出非加热面的?#34892;?#28201;度计算公式并通过CFD 仿真分析模型的可行性及指导下一步实验相关测量注意事项

        3.1与稳态测试方法相比非稳态方法是测量试样升温趋势的动态过程测试时间长短可以灵活掌控满足短时间的测试要求

        3.2该方法测量出表征导热系数的同时也可实现对表征热扩散系数的分析确定对于评价自身热工性能分析非稳态过程的研究和应用具有重要意义

        3.3通过建立合理化的传热模型得到对真空玻璃传热后侧(非热源侧)?#34892;?#28201;度实时测量可以获知真空玻璃的隔热性能优劣和真空玻璃质量的结论

        3.4温度测量是下一步?#23548;?#20013;的重点在测温点及加热片的选取问题中通过仿真得出了取多个测量点的测量值然后求和取均值作为真值加热片的半径与真空玻璃厚度之比要大于3具有指导意义

        基于非稳态传热过程的真空玻璃性能建模为真空技术网首发转载请以链?#26377;?#24335;标明本文首发网址

        http://www.ismp.tw/application/vacuum-glass/087082.html

        与 真空玻璃 真空玻璃 相关的文?#34385;?#38405;读

        真空玻璃http://www.ismp.tw/application/vacuum-glass/

        Ʊ

      1. <listing id="dpw2y"></listing>

        <label id="dpw2y"></label>

          <tt id="dpw2y"></tt>

          1. <listing id="dpw2y"></listing>

            <label id="dpw2y"></label>

              <tt id="dpw2y"></tt>