节能玻璃的物理特性测量及应用课件.ppt

1、节能玻璃的物理特性测量及应用节能玻璃的物理特性测量及应用周菁华周菁华,刘芸刘芸,陈骏逸陈骏逸,马世红马世红,李天群李天群 2008年年11月月实验背景实验背景 热点：节能环保热点：节能环保 建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾,减轻环减轻环境污染境污染,改善人民生活工作条件改善人民生活工作条件,促进经济促进经济可持续发展的一项最直接的措施。可持续发展的一项最直接的措施。采用基础物理教学实验仪器，结合节能专采用基础物理教学实验仪器，结合节能专题，测量环保节能产品的特性，以便更好题，测量环保节能产品的特性，以便更好理解其节能效率机理。理解其节能效率机理。实验原理实验原理 玻

2、璃窗的主要功能为透光通风，同时要求玻璃窗的主要功能为透光通风，同时要求具有良好的保温隔热效果。具有良好的保温隔热效果。玻璃的透光性能主要通过透射系数（即透玻璃的透光性能主要通过透射系数（即透射率）来反映，透射系数即在一定入射光射率）来反映，透射系数即在一定入射光强下，透射光强占入射光强的百分比。强下，透射光强占入射光强的百分比。其中其中 为入射至待测样品的光功率，为入射至待测样品的光功率，为从为从待测样品透射出来的光功率。待测样品透射出来的光功率。0IIT透0II实验原理实验原理 玻璃的保温绝热性能主要通过导热率玻璃的保温绝热性能主要通过导热率 （又（又称导热系数）来体现，导热率是当单位长度称

3、导热系数）来体现，导热率是当单位长度的温度梯度为的温度梯度为1度时，在单位时间内通过物度时，在单位时间内通过物体单位面积所传递的热量。体单位面积所传递的热量。由于样品的侧面积相比上下表面积小很多，由于样品的侧面积相比上下表面积小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同同.实验原理实验原理 设稳态时，样品的上下平面温度分别设稳态

4、时，样品的上下平面温度分别为为 、，根据傅立叶传导方程，在时间，根据傅立叶传导方程，在时间内通过样品传递的热量内通过样品传递的热量 满足：满足：为样品的导热率，为样品的导热率，为样品的厚度，为样品的厚度，为为样品的平面面积样品的平面面积.12QShtQB21BhS实验原理实验原理 当样品上下表面的温度当样品上下表面的温度 和和 不变时，可不变时，可以认为加热盘以认为加热盘 通过样品传递的热流量与通过样品传递的热流量与散热盘散热盘 向周围环境散热量相等向周围环境散热量相等.因此可因此可以通过散热盘在稳定温度时的散热速率来以通过散热盘在稳定温度时的散热速率来求出热流量求出热流量 为散热盘的质量，为

5、散热盘的质量，为其比热容为其比热容.12CP2tmctQmc实验原理实验原理 在达到稳态的过程中，盘的上表面并未暴在达到稳态的过程中，盘的上表面并未暴露在空气中，而物体的冷却速率与它的散露在空气中，而物体的冷却速率与它的散热表面积成正比，为此，稳态时铜盘的散热表面积成正比，为此，稳态时铜盘的散热速率的表达式应作面积修正热速率的表达式应作面积修正 为散热盘为散热盘 的半径的半径,为其厚度为其厚度)22()2(222PPPPPphRRhRRtmctQPRPPh实验原理实验原理 得样品的导热率得样品的导热率 在工业中为了表示物体热传导性能，又定义在工业中为了表示物体热传导性能，又定义传热系数传热系数

6、K K=/,=/,h h为样品厚度，它表示在为样品厚度，它表示在单位时间内，单位面积、在温差为单位时间内，单位面积、在温差为 -时，时，通过平板状物体的热量通过平板状物体的热量 2212)(22()2(2pPPBPpRhRhhRtmch21实验仪器实验仪器 样品样品 单层普通玻璃（厚度单层普通玻璃（厚度3mm）和温屏玻璃）和温屏玻璃 温屏玻璃是一种中空低辐射镀膜玻璃，它具温屏玻璃是一种中空低辐射镀膜玻璃，它具有极好的隔热、隔音、无霜露三重性能，比有极好的隔热、隔音、无霜露三重性能，比普通单片玻璃节能普通单片玻璃节能玻璃膜低真空真空封泥实验仪器实验仪器 透射系数测定装置透射系数测定装置 由光功率

7、计由光功率计A，接收器，接收器B，截止片，截止片C，挡光圈，挡光圈D（内径为（内径为6.1cm），光源），光源E（功率可调节），（功率可调节），光具座光具座F组成。组成。EDB玻璃样品玻璃样品CAF实验仪器实验仪器 截止片截止片3 3种，分别为红外种，分别为红外HWB760HWB760（对于波长（对于波长大于大于760nm760nm的光，透射率在的光，透射率在90%90%，其余波长，其余波长透射率为透射率为0 0）,可见光可见光GRB3GRB3（对于波长（对于波长310-310-720nm720nm间的光，透射率大于间的光，透射率大于50%50%，其余基本，其余基本为为0 0）,紫外紫外ZWB

8、1ZWB1（对于波长（对于波长250-400nm250-400nm的的光，透射率基本大于光，透射率基本大于50%50%，其余透射率不超，其余透射率不超过过7%7%）。）。实验仪器实验仪器 FD-TC-B型导热系数测定仪型导热系数测定仪 由加热器、铜加热盘，待测样品，铜散热由加热器、铜加热盘，待测样品，铜散热盘、支架及调节螺丝、温度传感器以及控盘、支架及调节螺丝、温度传感器以及控温与测温器组成。温与测温器组成。实验数据和分析实验数据和分析 不同样品玻璃光透射率的比较不同样品玻璃光透射率的比较 以白炽灯作为光源（以白炽灯作为光源（0100w光功率光功率）普通双层玻璃的透射率约是普通单层玻璃普通双层

9、玻璃的透射率约是普通单层玻璃的透射率的平方的透射率的平方 实验数据和分析实验数据和分析 从实验结果可得到以下几个规律：从实验结果可得到以下几个规律：在小光功率下（在小光功率下（0100W0100W），波长由大至小），波长由大至小（红外（红外可见可见紫外）变化时，可见光的透射紫外）变化时，可见光的透射率最大，红外、紫外光的透射率均明显比可见率最大，红外、紫外光的透射率均明显比可见光小。考虑到红外线的温室效应和紫外线对人光小。考虑到红外线的温室效应和紫外线对人类的辐射害处，窗玻璃可以减少红外波和紫外类的辐射害处，窗玻璃可以减少红外波和紫外波的透射。波的透射。对于同种波长，温屏玻璃的透射率略小于单层

10、对于同种波长，温屏玻璃的透射率略小于单层普通玻璃，明显大于双层普通玻璃。可见温屏普通玻璃，明显大于双层普通玻璃。可见温屏玻璃采用了双层镀膜结构后，虽然整个玻璃较玻璃采用了双层镀膜结构后，虽然整个玻璃较厚，但与两块普通玻璃简单叠加相比，显著地厚，但与两块普通玻璃简单叠加相比，显著地提高了透射率。提高了透射率。实验数据和分析实验数据和分析普通双层玻璃虽然能够减少红外波和紫外普通双层玻璃虽然能够减少红外波和紫外波的透射，但因白光透射率太小，严重影波的透射，但因白光透射率太小，严重影响室内采光。普通单层玻璃隔热效果差，响室内采光。普通单层玻璃隔热效果差，而温屏玻璃具有隔热和较大透射率的特性。而温屏玻璃

11、具有隔热和较大透射率的特性。所以从室内采光以及节能两方面综合考虑，所以从室内采光以及节能两方面综合考虑，温屏玻璃是比较优越的。温屏玻璃是比较优越的。在玻璃实际使用的情况下（日光作为光源）在玻璃实际使用的情况下（日光作为光源）进行测量，除去以上性质外，发现随光功进行测量，除去以上性质外，发现随光功率增大，在率增大，在100W-500W100W-500W之间，玻璃的之间，玻璃的透射率也略有增大，随后趋于平坦。其中透射率也略有增大，随后趋于平坦。其中温屏玻璃的透射率与普通玻璃相近，几乎温屏玻璃的透射率与普通玻璃相近，几乎仅比普通玻璃小仅比普通玻璃小8%8%（绝对值）左右。（绝对值）左右。实验数据和分

12、析实验数据和分析 测量玻璃样品导热率测量玻璃样品导热率 和传热系数和传热系数K K 采用稳态法，在相同实验条件下（实验采用稳态法，在相同实验条件下（实验条件：室温条件：室温22.522.5，加热盘温度设定为，加热盘温度设定为 ），分别测量计算各玻璃样品），分别测量计算各玻璃样品导热率导热率 和传热系数和传热系数K K。0.75实验数据和分析实验数据和分析 两种玻璃导热率和传热系数实验结果两种玻璃导热率和传热系数实验结果 ()K(W/m2K)温屏玻璃温屏玻璃0.03551.56普通单层玻璃普通单层玻璃0.40479.33/W K m实验数据和分析实验数据和分析 从实验结果可得以下结论：从实验结果

13、可得以下结论：单层玻璃的传热系数单层玻璃的传热系数 与温屏玻璃的传与温屏玻璃的传热系数热系数 ，相差，相差50.85倍，反映玻璃保温倍，反映玻璃保温能力的指标是能力的指标是K值。值。K值越小，说明玻璃的值越小，说明玻璃的保温隔热性能越好，在使用时的节能效果保温隔热性能越好，在使用时的节能效果越显著。比如夏季，室外温度很高，温屏越显著。比如夏季，室外温度很高，温屏玻璃具有良好的隔热性能，使室外热量不玻璃具有良好的隔热性能，使室外热量不容易传到室内，与普通单片玻璃相比大大容易传到室内，与普通单片玻璃相比大大降低了传热量。降低了传热量。K单层K温屏实验数据和分析实验数据和分析温屏玻璃隔热节能的核心技

14、术是可见光透温屏玻璃隔热节能的核心技术是可见光透射率高的温屏膜。为了达到不同颜色光玻射率高的温屏膜。为了达到不同颜色光玻璃的目的，有的温屏玻璃还在两层玻璃中璃的目的，有的温屏玻璃还在两层玻璃中间充不同的惰性气体。若用两块普通玻璃间充不同的惰性气体。若用两块普通玻璃组成和温屏玻璃同规格的中空玻璃，由于组成和温屏玻璃同规格的中空玻璃，由于无温屏膜的作用，隔热效果并不能与温屏无温屏膜的作用，隔热效果并不能与温屏玻璃相提并论。玻璃相提并论。实验数据和分析实验数据和分析虽然温屏玻璃整体比较厚，由于其中间是虽然温屏玻璃整体比较厚，由于其中间是低真空，热量向侧面传递比较少。实验数低真空，热量向侧面传递比较少

15、。实验数据也证明导热率的误差小于据也证明导热率的误差小于15%，与样品，与样品说明书提供的参数基本吻合。说明实验过说明书提供的参数基本吻合。说明实验过程及数据是可靠的。程及数据是可靠的。实验结果与展望实验结果与展望 通过温屏玻璃与普通家用玻璃（单、双层）通过温屏玻璃与普通家用玻璃（单、双层）在光学和热学性质方面的对比，证明了温在光学和热学性质方面的对比，证明了温屏玻璃具有极好的透光和隔热保温性能。屏玻璃具有极好的透光和隔热保温性能。基础物理实验与当前国民经济热门课题相基础物理实验与当前国民经济热门课题相联系，在联系实际的研究性实验学习中，联系，在联系实际的研究性实验学习中，提高了学生对知识的综合应用能力和创新提高了学生对知识的综合应用能力和创新意识。意识。谢谢 谢谢