真空玻璃的總熱流可以綜合輻射傳熱、支撐物傳熱以及殘余氣體傳熱等來(lái)估算。其中殘余氣體傳熱是與真空度緊密相關(guān)的。在真空玻璃制備的過(guò)程中，殘余氣體溶入或吸附于真空玻璃內(nèi)表面。當(dāng)真空玻璃所處環(huán)境溫度升高時(shí)，氣體分子劇烈運(yùn)動(dòng)，真空玻璃的內(nèi)部壓強(qiáng)也隨之增大（即真空度降低）。而真空玻璃的熱傳導(dǎo)與其內(nèi)部壓強(qiáng)成正比，故真空玻璃所處環(huán)境溫度升高，真空玻璃的熱傳導(dǎo)也增強(qiáng)，使得其隔熱保溫性能變差。本文根據(jù)悉尼大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)擬合函數(shù)，以此預(yù)測(cè)高溫環(huán)境下真空玻璃的內(nèi)部壓強(qiáng)值。

1、真空玻璃的傳熱分析

　　基于杜瓦瓶（Dewar）原理設(shè)計(jì)的新型產(chǎn)品真空玻璃的內(nèi)腔是真空狀態(tài)———將兩片玻璃用微小的支撐物方陣隔開(kāi)，四周用玻璃釬焊料密封，中間抽成真空并密封排氣孔，形成氣壓低于10^-1 Pa的真空層，真空層的間隙為0.1mm~0.2mm。

　　如圖所示，真空玻璃總的傳熱包括輻射傳熱、支撐物傳熱以及殘余氣體傳熱，其中心部位的熱導(dǎo)。

2、真空玻璃中殘余氣體的分析

　　在真空玻璃的制備過(guò)程中，殘余氣體溶入或吸附于真空玻璃的內(nèi)表面，其中絕大部分是水蒸氣(H2O)，少量的二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)、二氧化硫(SO2)等氣體。壓強(qiáng)減小時(shí)，能傳輸熱的氣體分子數(shù)也隨之減少，但氣體分子在碰撞中運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)也會(huì)遠(yuǎn)。對(duì)于壓強(qiáng)小于等于10^-1 Pa 的真空層，熱量的傳遞主要通過(guò)夾層中空氣分子與壁面的碰撞而實(shí)現(xiàn)的。

圖2 分子碰撞模型

　　如圖所示，氣體分子m1，從表面2 離開(kāi)，攜帶能量為E1，當(dāng)m1 運(yùn)動(dòng)到表面1 并撞擊表面1 時(shí)，將一部分能量傳遞給表面1，自身能量衰減到E2。分子m1 撞擊完表面1 后，彈回表面2 繼續(xù)獲得能量，如此不斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)能量傳遞。真空玻璃的內(nèi)部壓強(qiáng)低于10^-1 Pa時(shí)，內(nèi)部的殘余氣體成分子流狀態(tài)。真空玻璃所處的環(huán)境溫度升高時(shí)，氣體分子的運(yùn)動(dòng)加劇，真空玻璃的內(nèi)部壓強(qiáng)也隨之增大（真空度降低）。同時(shí)，真空玻璃的熱傳導(dǎo)性與其內(nèi)部壓強(qiáng)成正比，因此環(huán)境溫度升高的同時(shí)，真空玻璃的熱傳導(dǎo)性也隨之增強(qiáng)，使得其隔熱保溫性能降低。

3、溫度對(duì)真空玻璃真空度的影響

　　由來(lái)自悉尼大學(xué)物理學(xué)院R.E.COLLINS 和T.M.SIMKO 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到下圖曲線：

圖3 樣本數(shù)據(jù)曲線圖　　圖4 擬合函數(shù)曲線圖

　　由此圖可見(jiàn)，一塊標(biāo)準(zhǔn)的真空玻璃在高溫情況下，壓強(qiáng)急劇增大，使得真空玻璃的真空度變小，隔熱保溫性能變差。利用R 語(yǔ)言對(duì)此曲線進(jìn)行擬合，可得到函數(shù)：

　　此擬合函數(shù)的曲線如圖所示：

　　擬合函數(shù)與原樣本的擬合度為87.13%，即此函數(shù)可以代表樣本曲線的走勢(shì)，并能有效預(yù)測(cè)其他溫度下真空玻璃的內(nèi)部壓強(qiáng)值。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　本文利用了R 語(yǔ)言對(duì)已得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。由已得數(shù)據(jù)與擬合函數(shù)的對(duì)比可看出，本文取得了預(yù)測(cè)效果。由此可得，一塊真空玻璃的制備環(huán)境與使用環(huán)境的溫度差距很大(假設(shè)其他條件相同)時(shí)，真空玻璃的隔熱保溫性能也將有很大差別。本文為后續(xù)真空玻璃真空度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)研究奠定理論基礎(chǔ)。