王鐵華先生現場演講

充氣中空玻璃的生產過程控制和質量檢測

王鐵華先生聯合太平（北京）科技發展有限公司

　　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能效果，而且有助于保護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控制和產品的質量檢驗，重點側重生產過程控制，并就目前的幾種手工充氣方法進行簡單扼要的討論。

　　關鍵詞：

　　充氣中空玻璃的初始濃度、層流、紊流、生產過程控制、質量檢測、惰性氣體的擴散
　　隨著國家有關建筑節能的政策方針和法規的大力實施、建筑節能知識的逐漸普及,人們對節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模化生產帶來的市場增量的相對提高,使高性能中空玻璃的有效需求量的不斷增加成為可能。于是出現了低輻射鍍膜中空玻璃方面越來越廣泛的應用, 方興未艾。但低輻射玻璃的應用帶來了我們以前不曾遇到的兩個問題, (1)使用離線低輻射鍍膜制作中空玻璃,對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題之后,降低中空玻璃空腔內的熱對流就變得十分迫切。

　　中空玻璃充惰性氣體有助于同時改善密封壽命和降低熱對流,而充氣中空玻璃所必要的初始充氣濃度和氣密性,是解決這兩方面問題的基本保證。本文
重點討論提高充氣中空玻璃的初始濃度所涉及的有關問題,如充氣中空玻璃的生產過程控制和產品質量檢測,旨在幫助那些已經對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備的廠家選擇正確的充氣設備。

　　充氣的基本知識
　　一般來說,充氣中空玻璃所使用的惰性氣體為氬氣,具有無色、無味、無毒的特點,其分子量是較空氣重38%,導熱系數比空氣小。

由于氬氣的密度比空氣大,因此,在中空玻璃充氣時,氬氣充(進)氣孔在下端、空氣的出(排)氣孔在上端,以置換出中空玻璃內的空氣,達到所需要的氬氣濃度。

中空玻璃的充氣過程實質上是流動氣體從一種運動狀態轉移到另一種狀態的過程,充氣質量高與否與氣體產生層流(丨aminar)抑或是紊流(turbulence)有關。因此,討論中空玻璃充氣質量不能離對開層流和紊流基本概念的討論。

　　粘性流體運動時慣性力和粘性力共同作用的結果。粘性流體運動與理想流體運動的主要區別是,微團的受力除慣性力外,還有粘性力,根據這兩種力的特點,它們對流體微團運動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發生相對運動的,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中,流動的行為決定于這兩種力作用的結果。粘性流體運動時慣性力和粘性力共同作用的結果。在粘性力的作用遠大于慣性力的作用條件下，氣體運動產生層流,反之,在慣性力的作用遠大于粘性力的作用時,氣體運動產生紊流。

　　
　　直觀地看,作為流體運動的一種最簡單圖像,層流可以看成是彼此相鄰、并且具有“確定物質意義”的流層,或者說是不存在相互串動的“流體線元”，進行滑移運動的一種延伸。簡單地說,層流就是流體的分層流動。此時,運動中流體承受的牛頓粘性應力,與固體之間反抗彼此滑移運動的力學機制沒有任何本質差異。紊流的基本特點是有渦性、不規則性、隨機性、擴散性和耗散性,是一種由大小不等、頻率不同的旋渦結構組成,使其物理量對時間和空間的變化均表現出不規則的隨機性。

　　
　　目前我國的中空玻璃的充氣質量不高,在很大的程度上是由充氣過程中產生的紊流所造成的(參見圖2和圖3)。假定充氣設備的傳感器只識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準要求,人們用肉眼人們又無法區別哪片中空玻璃的惰性氣體在擴散后的濃度走向。如果采用高壓放電法對這類充氣中空玻璃的初始濃度進行在線檢測,所得出的濃度就會高出擴散后的實際濃度。結果有二: (1)如果廠家將存在紊流的產品判斷為合格交付客戶或送到實驗室檢測,擴散后的實際濃度就會低于開始測試的濃度。 (2)這種濃度明顯變化的充氣中空玻璃會困惑生產廠家,因為產品的密封并無缺陷,且產品測試的只是初始濃度。

　　關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程流體運動狀態轉變過程中出現紊流的可能性及其特點,對此更進一步的闡述,已超出了本文的范圍，而本文的重點是在于論述紊流在充氣過程中對濃度所帶來的影響以及如何避免紊流的產生。

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