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Jan 07, 2024

진공 단열 유리를 통한 열 흐름 측정 1부

날짜: 2022년 8월 1일 저자: Cenk Kocer, Antti Aronen, Richard Collins, Osamu Asano 및 Yumi Ogiso 출처: 유리 구조 및 엔지니어링 | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00182-0

날짜: 2022년 8월 1일

저자: Cenk Kocer, Antti Aronen, Richard Collins, Osamu Asano, Yumi Ogiso

원천: 유리 구조 및 엔지니어링 | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00182-0

진공 단열 유리(VIG)의 지지 기둥을 통한 열 흐름의 불균일성은 이러한 장치의 단열 특성 측정에 심각한 오류를 초래할 수 있습니다. 이 문서에서는 측정 영역이 유리 시트와 직접 열 접촉하는 기기의 이러한 오류에 대해 설명합니다. 다양한 VIG 설계에서 열 흐름의 공간적 불균일성은 유한 요소 방법을 사용하여 모델링됩니다. 지지 기둥의 분리에 비해 크기가 큰 영역을 측정하는 경우 보호된 핫 플레이트 장비를 사용할 때 VIG의 모든 실제 설계에 대해 오류가 허용할 수 없을 정도로 큽니다. 열유속 변환기의 구성으로 인해 열 유량계 장비의 경우 이러한 오류가 적습니다.

그림 1에 표시된 진공 단열 유리(VIG)는 두 장의 유리로 구성된 단열 유리로, 가장자리 주변이 함께 밀봉되어 있으며 얇고 진공이 많이 된 내부 공간이 있습니다(Collins 및 Robinson 1991; Collins 및 Simko 1998) ; Collins et al. 1995). 대기압으로 인한 힘을 받는 유리 시트의 분리는 일련의 작은 지지 기둥에 의해 유지됩니다. 기둥은 λp로 구분된 정사각형 격자 위에 배치됩니다. 기둥 배열의 단위 셀은 측면이 기둥 행과 평행하고 중앙에 단일 기둥이 있는 λp×λp 크기의 정사각형 영역으로 정의합니다.

지지 기둥을 통한 열 전도, 유리 시트 내부 표면 사이의 복사, 잔류 가스를 통한 열 전도, 가장자리 씰 근처의 유리 시트를 따른 열 전도 등 여러 프로세스가 VIG 시편을 통한 열 흐름에 기여합니다. 열 유속은 임의의 지점에서 단위 면적당 열 흐름으로 정의되며 단위는 W m⁻²입니다. 기둥을 통한 고도로 국지화된 열 흐름과 가장자리 씰 근처의 유리 시트를 따른 열 흐름은 VIG 유리 시트의 외부 표면 전체에 걸쳐 열 유속에 상당한 공간적 불균일성을 초래합니다.

1989년부터 시드니 대학은 VIG 과학 및 기술에 대한 포괄적인 연구 개발 프로그램을 수행해 왔습니다(Collins and Robinson 1991; Collins and Simko 1998; Collins et al. 1995; Ashmore et al. 2016). 이 프로그램의 필수 부분은 VIG 시편을 통한 열 흐름을 특성화하는 기능입니다. 이는 지지 기둥의 분리에 비해 측정 영역의 크기가 작은 맞춤형 보호 핫 플레이트 장비를 사용하여 수행됩니다(Collins et al. 1993; Dey et al. 1998). 개별 기둥으로 인한 열 흐름에 대한 별도의 기여와 유리 시트 사이의 복사가 결합되어 전체 열 흐름을 제공합니다. 이러한 장비로 얻은 데이터는 기존의 교정된 Guarded Hot Box 장비의 넓은 면적 표본에 대한 측정을 통해 검증되었습니다(Simko et al. 1999).

불행하게도 작은 면적을 보호하는 핫플레이트는 쉽게 이용할 수 있는 상용 장비가 아닙니다. 표준 상용 보호 열판 및 열유속 장비는 일반적으로 여러 기둥의 기여도를 측정합니다. 이러한 장비를 사용하면 VIG 시편을 통해 측정된 열 흐름은 일반적으로 기둥 배열에 대한 측정 영역의 위치에 따라 달라집니다.

이는 가장자리에서 멀리 떨어진 영역에서 대면적 장비를 사용하여 VIG 시편의 단열 특성 측정을 논의하는 두 논문 중 첫 번째(1부)입니다. 이 문서에서는 장비의 측정 영역이 VIG의 유리 시트와 직접 열 접촉하는 구성을 다룹니다. 이러한 상황에서 측정 영역으로 흐르는 열은 기둥으로 인해 등가 영역에서 VIG를 통한 평균 열 흐름과 크게 다를 수 있으며 이로 인해 측정 오류가 발생할 수 있습니다.