第二章-供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備課件

1、第一節(jié) 散熱器一、對(duì)散熱器的要求： 1、熱工性能方面的要求 散熱器的傳熱系統(tǒng)k值越高，說明散熱性能也越好。 2、經(jīng)濟(jì)方面的要求 散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少，成本越低，其經(jīng)濟(jì)性越好。 衡量經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)是采用“金屬熱強(qiáng)度”標(biāo)準(zhǔn) 金屬熱強(qiáng)度是指散熱器內(nèi)熱媒平均溫度差為1時(shí)，每公斤質(zhì)量散熱器單位時(shí)間所散出的熱量。即： W/Kg.q值越大，說明散出所耗的金屬越小，這一指標(biāo)作為衡量同一材料散熱器經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)指標(biāo)。 對(duì)不同材質(zhì)的散熱器，其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)宜以散熱器Gkq單位散熱量的成本（元/W）來衡量。3.安裝使用和工藝方面的要求，便于安裝，占地小，生產(chǎn)工藝可滿足大量生產(chǎn)。4.衛(wèi)生和美觀方面的要求

2、：美觀，不積灰5.使用壽命的要求： 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散熱器按材質(zhì)分為二類：鑄鐵、鋼制 按其構(gòu)造形式分為：柱型、翼型、管型、平板型等。二、鑄鐵散熱器 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防腐性好，使用壽命長(zhǎng)以及熱穩(wěn) 定性好等優(yōu)點(diǎn)， 但其金屬耗量大，金屬熱強(qiáng)度低于鋼制散熱器。 1.翼型散熱器（圖21a和圖21b） 翼型散熱器制造工藝簡(jiǎn)單，長(zhǎng)翼型的造價(jià)也比較低，但它的金屬熱強(qiáng)度和傳熱系數(shù)較低，外形不美觀，灰塵 不易掃除，特別是它的單體散熱量較大，選用設(shè)計(jì)時(shí)不易恰好組成所屬的面積，因而目前使用較小 2.柱型散熱器（圖21c和d） 柱型散熱器與翼型散熱器相比，其金屬熱強(qiáng)度及傳熱系數(shù)高，外形美觀，易清除灰，容易組成所需的面積，

3、因而得到廣泛的應(yīng)用。三、鋼制散熱器 1.閉式鋼串片對(duì)流散熱器（圖22） 它有許多封閉垂直空氣通道，增強(qiáng)了對(duì)流放熱能力，同時(shí)串片不易損壞。 2.板型散熱器（圖23） 3.鋼制柱型散熱器（圖2-4） 4.扁管型散熱器（圖2-5） 四、鋼制散熱器與鑄鐵散熱器相比較 1.金屬耗熱量少：金屬?gòu)?qiáng)度：鋼制0.81.0w/kg 鑄鐵0.3 w/kg 2.耐壓強(qiáng)度高： 鑄鐵pb0.40.5Mpa 耐壓能力：鋼制板型和柱型pb0.8Mpa 鋼串片型pb1.0Mpa 因其耐壓適合高層建筑供暖 3.外形美觀整潔、占地小、便于布置 4.熱穩(wěn)性差：鋼制小 鑄鐵大 5.防腐性能差：鋼制的對(duì)水蒸氣中的氧抗蝕能力差，不適宜布置

4、在有腐蝕性氣體和濕度大的場(chǎng)合。 因上述缺點(diǎn)使得鑄鐵散熱器仍然應(yīng)用廣泛五、其它材料的散熱器 1.用鋼和鑄鐵制成光管散熱器，不美觀，宜在廠房?jī)?nèi)使用。 2.鉛及鉛合金的散熱器（意大利、匈牙利） 3.陶瓷散熱器和混凝土內(nèi)嵌鋼管的散熱器（前蘇聯(lián)）六、散熱器的選用 根據(jù)下述幾個(gè)原則選用 1.散熱器的工作壓力：當(dāng)以熱水為熱媒時(shí)，它不能超過制造廠既定值，當(dāng)采用蒸汽為熱媒時(shí)不應(yīng)高于0.2Mpa，鑄鐵園翼型不應(yīng)高于0.4Mpa 2.在民用建筑里應(yīng)美觀，易清掃。 3.在具有腐蝕性氣體和相對(duì)濕度較大的場(chǎng)合采用鑄鐵型 4.熱水系統(tǒng)采用鋼制散熱器時(shí)，應(yīng)采用必須的防腐措施（涂漆、補(bǔ)給水除氧等）蒸汽采暖系統(tǒng)不得采用鋼制柱型，

5、板型和扁管型等散熱器。第二節(jié) 散熱器的計(jì)算一散熱器計(jì)算的 目的是為了確定供暖房間所需散熱器的面積和片數(shù)二散熱器面積的計(jì)算 計(jì)算公式： m2 (2-1)式中： Q-散熱器的散熱量，W tpj-散熱器內(nèi)熱媒平均溫度， t tn n-供暖室內(nèi)計(jì)算溫度供暖室內(nèi)計(jì)算溫度, k- k-散熱器的傳熱系數(shù)散熱器的傳熱系數(shù),W/m,W/m2 2 1 1-散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù) 2 2散熱器連接修正系數(shù)散熱器連接修正系數(shù) 3 3散熱器安裝修正系數(shù)散熱器安裝修正系數(shù) 321)(npjttkQF二、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度二、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度 1. 1.在熱水供暖系統(tǒng)里在熱水供暖系統(tǒng)里: : t

6、 tpjpj=(t=(tsgsg+t+tshsh)/2)/2 tsg-散熱器進(jìn)水溫度 ， tsh-散熱器出水溫度， 其中對(duì)雙管熱水供暖系統(tǒng)它分別是按系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供其中對(duì)雙管熱水供暖系統(tǒng)它分別是按系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供, ,回水溫度計(jì)算回水溫度計(jì)算 對(duì)單管熱水供暖系統(tǒng)對(duì)單管熱水供暖系統(tǒng), ,由于每組散熱器的進(jìn)出口水由于每組散熱器的進(jìn)出口水溫是沿流動(dòng)方向下降溫是沿流動(dòng)方向下降, ,所以每組散熱器的進(jìn)出口的水溫所以每組散熱器的進(jìn)出口的水溫必須逐一分別計(jì)算必須逐一分別計(jì)算. . 2. 2.在蒸汽供暖系統(tǒng)中在蒸汽供暖系統(tǒng)中: :當(dāng)蒸汽表壓力當(dāng)蒸汽表壓力0.03Mpa0.03Mpa時(shí)時(shí),t,tpipi取取 10010

7、0當(dāng)蒸汽表當(dāng)蒸汽表0.03MPa0.03MPa時(shí)時(shí),t,tpipi取散熱器蒸汽壓力相應(yīng)的飽和溫度取散熱器蒸汽壓力相應(yīng)的飽和溫度三.散熱器k及其修正系數(shù)值 1.散熱器傳熱系數(shù)k值的物理概念 它表示散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj與室內(nèi)氣溫tn相差1時(shí),每1平方米散熱器面積所散出的熱量w,單位為w/m2 2.散熱器的組裝片數(shù)修正系數(shù)1 因試驗(yàn)時(shí)柱型散熱器是以10片為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的,因此使用中若組合片數(shù)與之不同均會(huì)影響到各片之間的相互輻射作用,需修正 修正系數(shù)1可查p317上附錄2-3 3.散熱器連接形式修正系數(shù)2值 試驗(yàn)時(shí)散熱器的支管都在同一測(cè),采用上進(jìn)下出方式得到的結(jié)果如使用中有與這種方式不同的連接就應(yīng)修

8、正,因其影響散熱器的外表面溫度場(chǎng).修正系數(shù)在p317上2-44.散熱器安裝形式修正系數(shù)3值 試驗(yàn)散熱器是敞開布置的,在使用中如有不同布置形式,應(yīng)修正. 修正系數(shù)在p317上的附錄2-55.蒸汽散熱器的傳熱系數(shù)k值高于熱水散熱器, 不同壓力下蒸汽散熱器的k值在p316上的附錄2-1中查取四.散熱器的片數(shù)或長(zhǎng)度的確定 1.按公式(2-1)確定的散熱器所需的面積(是在片數(shù)修正系數(shù)1=1時(shí)確定的) 2.按公式n=F/f (片或米) (2-5) 式中f為每片或每米長(zhǎng)的散熱器面積. 3.按所確定的片數(shù)或長(zhǎng)度米數(shù)來選擇修正系數(shù)1,這樣才最后確定了換熱器的散熱面積.五.考慮供暖管道散熱量時(shí),散熱器面積的計(jì)算1

9、.在設(shè)計(jì)中若考慮熱水在管道中的冷卻對(duì)計(jì)算散熱器面積的影響時(shí),要用修正系數(shù)4, 4的值可查閱一些設(shè)計(jì)手冊(cè) 2.對(duì)進(jìn)入房間的供熱管道是暗裝且又無(wú)保溫措施時(shí)應(yīng)對(duì)管道散熱造成散熱器的進(jìn)水溫度下降的影響進(jìn)行修正. 3.對(duì)進(jìn)入房間是明裝管道時(shí),通常不考慮修正. 4.在需按精確計(jì)算散熱器散熱量的情況下,也應(yīng)考慮對(duì)明裝管道的修正. 進(jìn)入房間供暖管道的散熱量可用下式計(jì)算: Qg=fkgLt W (2-6) 式中:Qg管道散熱量 f每米長(zhǎng)管道表面積 L明裝管道的長(zhǎng)度 kg管道傳熱系數(shù) t管內(nèi)熱媒的溫度與室內(nèi)溫差 管道安裝位置的修正 沿頂棚下面的水平管0.5 沿地面的水平管=1.0 立管=0.75 連接散熱器的支管

10、=1.0計(jì)算散熱器面積時(shí),應(yīng)扣去管道散入房間的熱量.同時(shí)應(yīng)注意,需要計(jì)算出熱媒在管道中的溫降,以求出進(jìn)入散熱器的實(shí)際水溫tsg,并用此參數(shù)確定各散熱器的傳熱系數(shù)k或Q值.在扣除相應(yīng)管道散熱量后,再確定散熱器面積六.散熱器的布置 1.要在外墻窗前 2.要防止凍裂 3.一般是明裝 4.同一房間串連布置的散熱器,管道應(yīng)一致. 5.樓梯間應(yīng)布置在底部,氣流上升 6.鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)有規(guī)定,不宜超過七.散熱器計(jì)算例題 【例題2-1】一房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷1600W，室內(nèi)安裝M-132型散熱器，散熱器明裝，上部有窗臺(tái)板覆蓋，散熱器距窗臺(tái)板高度為150mm。供暖系統(tǒng)為雙管上供式。設(shè)計(jì)供回水溫度為：95/70,

11、室內(nèi)供暖管道明裝，支管與散熱器的連接方式為同側(cè)連接，上進(jìn)下出，計(jì)算散熱器面積時(shí)，不考慮管道向室內(nèi)散熱的影響。求散熱器面積及片數(shù)?！窘狻恳阎篞1600W，tp.j（95+70） /2=82.5 tn=18,t=tp.j-tn=82.51864.5 查附錄2-1，對(duì)M-132型散熱器 K2.426t0.2862.426（64.5）0.2867.99W/m2 修正系數(shù)： 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定11.0 散熱器連接形式修正系數(shù)，查附錄2-4，21.0 散熱器安裝形式修正系數(shù)，查附錄2-5，31.02 根據(jù)式（2-1） M-132型散熱器每片散熱面積為0.24m2（附錄2-1）計(jì)算片數(shù)n為：

12、nF/f=3.17/0.24=13.2片13片 查附錄2-3，當(dāng)散熱器片數(shù)為1120片時(shí)，11.05，因此，實(shí)際所需散熱器面積為： FF 13.171.053.33m2 實(shí)際采用片數(shù)n為： nF/f3.33/0.2413.88片 取整數(shù)，應(yīng)采用M132型散熱器14片 232117. 302. 10 . 10 . 15 .6499. 71600mFtKQ 一般計(jì)算步驟： 1依據(jù)已知散熱器的型式,查第316頁(yè)上的附錄2-1(或有關(guān)資料)確定傳熱系數(shù),計(jì)算式中各系數(shù)并求k k=tb 2依據(jù)已知條件,查第317頁(yè)上的附錄2-3.2-4.2-5確定對(duì)散熱器傳熱條件的有關(guān)修正系數(shù)1.2.3,其中1(組裝片

13、數(shù)的修正)在未知的情況下可以先假設(shè)為1.0(即10片) 3求散熱器的傳熱面積: 計(jì)算公式: 4試確定散熱器的片數(shù),由附錄2-1提供的各型散熱器各片面積資料f,以公式n=F/f 得到初步的選用片數(shù) 321tQF 5校驗(yàn)所選用的散熱器片數(shù)與試驗(yàn)條件 下選用的差別,并依據(jù)附錄2-3查出對(duì)應(yīng)的1,求出確定的傳熱面積 F=F 1 6確定確切的散熱器片數(shù) n=F/f第三節(jié) 鋼制輻射板 設(shè)置鋼制輻射板的輻射供暖系統(tǒng),稱為輻射中溫供暖系統(tǒng)(其板面平均溫度為80200)。這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于高大的工業(yè)場(chǎng)合。 1.鋼制輻射板的型式 鋼制輻射板有塊狀輻射板和帶狀輻射板兩種型式。 根據(jù)鋼管和鋼板的連接方式不同，單塊輻射

14、板分為A型和B型兩類。 A型：加熱管外壁周長(zhǎng)的1/4嵌入鋼板槽內(nèi)。 B型：加熱管外壁周長(zhǎng)的1/2嵌入鋼板槽內(nèi)圖。2-6p41 輻射板背面加保溫的稱單面輻射板。 輻射板背面不加保溫的成為雙面輻射板。 鋼制塊狀輻射板構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、便于就地生產(chǎn)。在同樣的放熱情況下，它的耗金屬量可比鑄鐵散熱器系統(tǒng)節(jié)省50左右。 帶狀輻射板運(yùn)用于大型建筑空間。二.鋼制輻射板的散熱量 鋼制輻射板的散熱量，包括輻射散熱量和對(duì)流散熱量?jī)刹糠帧?。 W （2-8） W （2-9）式中：)(4241210)100()100(ttFQCQQQQdfdfTTF 輻射板表面材料的黑度，它與油漆的光澤有關(guān) C0絕對(duì)黑體的輻射系數(shù)，

15、 C05.67w/m2k4 輻射角系數(shù)，對(duì)封閉房間1.0 T1輻射板表面平均溫度 T2護(hù)圍內(nèi)表面平均溫度 t1輻射板的平均溫度 t2輻射板前的空氣溫度 由于影響輻射板散熱的因素很多，使理論計(jì)算存在困難，一般都是依靠試驗(yàn)的方法獲得不同構(gòu)造的輻射板在不同條件下的散熱量，供工程設(shè)計(jì)之用。 全國(guó)通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集（CN501-1）中給出了各類輻射板的型號(hào)規(guī)定，構(gòu)造圖紙和各種板的散熱量。三、鋼制輻射板的設(shè)計(jì)與安裝 在工程設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用輻射板供暖系統(tǒng)向整個(gè)建筑物或房間全面供暖時(shí)，建筑物和房間的供暖設(shè)計(jì)耗熱量，可以近似的按下式計(jì)算 QfQ Q w （2-10） 式中： Q Q按本書第一章對(duì)流供暖系統(tǒng)耗熱量

16、計(jì)算得出的設(shè)計(jì)耗熱量 Qf全面輻射供暖的設(shè)計(jì)耗熱量 修正系數(shù)，修正系數(shù)，0.80.80.90.9 確定全面輻射設(shè)計(jì)耗熱量后，即可確定所需的塊狀或帶狀輻射板的塊數(shù)n n Qf/q (2-11) 式中 q單塊輻射板的散熱量 輻射板散熱量與板表面溫度T1的四次方程單調(diào)增加函數(shù)函數(shù)關(guān)系，所以T1越高，放熱量越多。一般以蒸汽作為熱媒時(shí)，壓力大于等于400kpa，不應(yīng)低于200kpa，以熱水作為熱媒時(shí)熱水平均溫度不宜低于110 度。 鋼制輻射板的安裝有三種形式： 1.水平安裝，熱量向下輻射。 2.傾斜安裝，熱量?jī)A斜向下輻射。 3.垂直安裝，熱量平衡輻射。 鋼制輻射板的最低安裝高度，請(qǐng)參見p319附錄2-7

17、的標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié) 暖風(fēng)機(jī) 暖風(fēng)機(jī)由通風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和空氣加熱器組合而成的聯(lián)合機(jī)組。暖風(fēng)機(jī)分為軸流式和離心式兩種。 軸流式的風(fēng)機(jī)氣流射程短、出口風(fēng)速低，適用于小型場(chǎng)合的室內(nèi)空氣循環(huán)加熱。 離心式風(fēng)機(jī)氣流射程長(zhǎng)、出口風(fēng)速高，適用于大型場(chǎng)合的室內(nèi)空氣再循環(huán)和室外空氣加熱等。 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用的熱媒不同又分成蒸汽暖風(fēng)機(jī)，熱水暖風(fēng)機(jī)，蒸汽、熱水兩用暖風(fēng)機(jī)，以及冷熱水兩用暖風(fēng)機(jī)。 暖風(fēng)機(jī)的供暖是比較經(jīng)濟(jì)的供暖方式之一，對(duì)流散熱幾乎占100。因而其熱惰性小，升溫快。 但對(duì)于空氣中含有燃燒危險(xiǎn)的粉塵，產(chǎn)生易燃易爆氣體和纖維未經(jīng)處理的生產(chǎn)廠房，從安全角度，不得采用再循環(huán)空氣。 采用小型暖風(fēng)機(jī)供暖，為使車間溫度場(chǎng)較均勻，保持一定的斷面速度，布置時(shí)宜使暖風(fēng)機(jī)的射流互相銜接，使供暖房間形成一個(gè)總