河南城院供熱工程課件第2章 供暖系統(tǒng)的散熱設備

第二章

供暖系統(tǒng)的散熱設備

主要內容：

第一節(jié)散熱器

第二節(jié)散熱器的選擇與計算

第三節(jié)輻射供暖散熱設備與暖風機

第四節(jié)散熱器的安裝與養(yǎng)護

第一節(jié)

散熱器一、散熱器的工作原理供暖散熱器是通過熱媒把熱源的熱量傳遞給室內的一種散熱設備。通過散熱器的散熱，使室內的得失熱量達到平衡，從而維持房間需要的空氣溫度，達到供暖的目的。散熱器內的熱媒是通過散熱器壁面將攜帶的熱量傳給房間的，也就是散熱器的內表面一側是熱媒(如熱水、蒸汽)、外表面一側是室內空氣。當熱媒的溫度高于室內空氣時，熱媒所攜帶的熱量就會傳遞給室內空氣。散熱器的傳熱過程同外墻傳熱一樣，也是三個階段：即熱媒通過對流(或蒸汽凝結)把熱量傳遞給散熱器內表面，內表面通過壁面導熱又傳遞給外表面，然后散熱器外表面再通過對流和熱輻射把熱量傳給房間。

由傳熱學理論我們知道，散熱器內表面與熱媒之間的換熱屬于流體受迫對流換熱，或發(fā)生相變的凝結換熱，換熱系數很大內壁熱阻很小，另外壁面很薄，金屬導熱系數又很大，壁面熱阻也很小。而外表面與室內空氣之間的換熱則是以自由對流換熱為主，輻射換熱為輔的復合傳熱，其中輻射換熱效率較低，故換熱系數較小，外壁熱阻較大。因此，欲提高散熱器的散熱能力，關鍵在于減少外表面的熱阻，增強外表面的換熱強度。為此，可采用在外表面加肋片以增加散熱面積，提高壁面溫度和增大空氣流速等措施。根據傳熱學原理，散熱器的散熱量可由下式計算：

Q=KF(tpj－tn)式中Q－散熱器的散熱量，W，

F－散熱器的散熱面積，m2，

K－散熱器的傳熱系數，W／m2.℃，

tpj－散熱器內熱媒平均溫度，℃，

tn－室內供暖計算溫度，℃。二、散熱器的類型

散熱器按照其加工制作材質不同，分為鑄鐵型、鋼制型和其它材質散熱器。散熱器按其結構型式不同，分為管型、柱型、翼型和板型等。散熱器按其傳熱方式不同，分為對流型(對流換熱占總散熱量的60％以上)和輻射型(輻射換熱占50％以上)。（一）鑄鐵散熱器

特點：鑄鐵散熱器是用生鐵澆鑄而成。它具有結構簡單、耐腐蝕，使用壽命長、造價較低等優(yōu)點，長期以來被廣泛應用。但其承壓能力低，金屬耗量大，安裝和運輸勞動繁重。鑄鐵散熱器有柱型和翼型兩種。1、柱型散熱器柱型散熱器是呈單片的柱狀連通體。每片各有幾個中空的立柱，立柱上下端相互連通，可根據需要的散熱面積把若干單片組合成一組。柱型散熱器常用的有M-132，二柱700型，四柱640型等。

M-132型散熱器

2、翼型散熱器

翼型散熱器可分為圓翼型、長翼型兩種。

（二）鋼制散熱器鋼制散熱器按其結構形式分為柱式、扁管式、板式和鋼串片式等數種。

1、鋼制柱型散熱器：其結構型式和鑄鐵柱型相似，每片也有幾個中空的立柱，它是用1.5～2.0mm厚的普通冷軋鋼板經沖壓加工焊接而成。其外形尺寸(高×寬)有600×120，600×140、600×130、640×120等幾種。綜合分析其熱工性能以600×120為最佳。鋼制柱型散熱器傳熱性能較好，承壓能力較高，表面光滑易清掃積灰。但它制造工藝復雜，造價較高，對水質要求高，易腐蝕，故使用年限短。2、扁管式散熱器：這種散熱器是由數根矩形扁管疊加焊接成排管，再與兩端聯(lián)箱形成水流通路。扁管規(guī)格為52×11×1.5(高×寬×厚)，兩端聯(lián)箱斷面為35×40，扁管式散熱器的高度有416(8根)、520(10根)、624mm(12根)三種。長度為600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000mm共8種。板型有單板，雙板，單板帶對流片和雙板帶對流片四種結構型式。單、雙板扁管散熱器兩面均為光板，如圖2—6(a)，板面溫度較高，有較大的輻射強度。帶有對流片的扁管散熱器在對流片內形成對流空氣柱，除正面的輻射散熱外，背面還有很大部分的對流散熱，3、板式散熱器：它是由1.2或1.5mm厚的冷軋鋼板沖壓成型。由面板、背板、對流片，進出口接頭等部分組成，其流通斷面呈園弧形或梯形。常用的板式散熱器的高度為600mm，長度為600、800、1000、1200、1400、1600、1800mm等。

4、閉式鋼串片對流散熱器：此種散熱器具有較大的對流散熱能力。故也把這種散熱器稱為對流器。鋼制散熱器與鑄鐵散熱器進行比較分析：

1、鋼制散熱器金屬耗量小，每公斤金屬所具有的散熱面積比鑄鐵散熱器大，能散出較多的熱量。

2、鋼串片和板式散熱器水容量小，熱穩(wěn)定性差，在供水溫度偏低時散熱效果明顯降低。而鑄鐵散熱器水容量大，熱穩(wěn)定性好。

3、鋼制散熱器外形美觀整潔，板式和扁管式散熱器外表面可以噴刷各種顏色的圖案，起到裝飾美化室內的作用。鋼制散熱器高度較小，可以適應不同安裝高度的要求，占地面積小，易于布置。

4、一般鋼制散熱器比鑄鐵散熱器承壓能力高。普通鑄鐵散熱器工作壓力一般在0.4Mpa以下(加稀土的灰口鑄鐵散熱器工作壓力可達0.8MPa)，而鋼制散熱器的承壓能力都在0.6MPa以上，特別是串片式散熱器承壓能力可達1.0～1.2MPa。

5、鋼制散熱器易受腐蝕，使用壽命比鑄鐵散熱器短。當使用鋼制散熱器時，熱水供暖系統(tǒng)應進行除氧，非工作時要用滿水養(yǎng)護，蒸汽供暖系統(tǒng)不宜用鋼制散熱器，對有酸、堿等腐蝕性氣體的車間及濕度較大的浴室，廁所等也不宜采用鋼制散熱器。第二節(jié)

散熱器的選擇與計算

一、散熱器的選擇

(一)對散熱器的要求

1、熱工方面：傳熱系數高

2、經濟方面：使用壽命長，成本低。指標：金屬熱強度3、具有一定的機械強度，價格便宜散熱器應具有一定的機械強度和較高的承壓能力，加工制造工藝簡單，價格便宜，經久耐用，散熱器規(guī)格尺寸應能適應不同類型建筑物的安裝使用要求，散熱器的規(guī)格應便于組合成所需要的散熱面積。結構尺寸要小，少占用房間的面積和空間。4、散熱器表面光滑，不易積灰，便于清掃，外形與色澤美觀，易與室內裝飾相協(xié)調。(二)散熱器的選擇能完全滿足上述要求的散熱器實際上很難選到。選用時一定要從實際出發(fā)，本著經濟、適用、耐久、美觀的原則，選擇較合適的散熱器。對于民用建筑或公共建筑宜采用外形美觀，易于清掃的散熱器，如扁管式，板式、柱形等，高層建筑一般要選擇承壓能力高的散熱器，比較狹窄的房間如住宅廚房、衛(wèi)生間等宜選用結構尺寸較小的散熱器，樓梯間、門廳等處可選用長度小高度大的散熱器，商店櫥窗下的散熱器則應選擇長度大高度小的散熱器。對于散發(fā)粉塵或防塵要求較高的生產廠房，應選擇光滑不易積灰且容易清掃的散熱器，對于有腐蝕性氣體的生產廠房或濕度較大的房間，宜選用耐腐蝕的鑄鐵散熱器。

應強調的是，熱水供暖系統(tǒng)采用鋼制散熱器時，應采取必要的防腐措施，蒸汽供暖系統(tǒng)不應采用鋼制柱型、板型和扁管型散熱器，以免加劇腐蝕。二、散熱器的選擇計算

（一）散熱器的散熱面積（二）K的影響因素

（三）散熱器內熱媒平均溫度的確定

散熱器內熱媒平均溫度因熱媒種類和供暖系統(tǒng)形式的不同而異。

1、熱水供暖系統(tǒng)

雙管系統(tǒng)各組散熱器進出口溫度相同，可按系統(tǒng)的供回水溫度計算。

單管系統(tǒng)因水溫沿流向變化，需逐段計算?，F(xiàn)以圖為例說明各管段混合溫度的計算方法。

2、蒸汽供暖系統(tǒng)

當蒸汽壓力P≤30kPa(表壓)時，tpj取100℃，當蒸汽壓力P>30kPa(表壓)時，tpj取與散熱器進口蒸汽壓力相對應的飽和溫度。(四）散熱器片數或長度的確定確定所需散熱器面積后(由于每組片數或總長度未定，先按β1=1計算)，可按下式計算所需散熱器的總片數或總長度：

n=F/f(片或m)

然后根據每組片數或長度乘以修正系數β1，最后確定散熱器面積。暖通規(guī)范規(guī)定，柱型散熱器面積可比計算值小0.1m2(片數n只能取整數)，翼型和其它散熱器的散熱面積可比計算值小5％。（五）考慮供暖管道散熱量時，散熱器散熱面積的計算供暖系統(tǒng)的管道敷設，有暗裝和明裝兩種方式。暗裝的供暖管道，應用于美觀要求高的房間。暗裝供暖管道的散熱量，沒有進入房間內，同時進入散熱器的水溫降低。因此，對暗裝未保溫的管道系統(tǒng)，在設計中要考慮熱水在管道中的冷卻，計算散熱器面積時，要用修正系數β4(β4>1)值予以修正。β4值可查閱一些設計手冊。對于明裝于供暖房間內的管道，因考慮到全部或部分管道的散熱量會進入室內，抵消了水冷卻的影響，因而，計算散熱面積時，通?？刹豢紤]這個修正因素。在精確計算散熱器散熱量的情況下(如民用建筑的標準設計或室內溫度要求嚴格的房間)，應考慮明裝供暖管道散入供暖房間的散熱量。供暖管道散入房間的熱量，可用下式計算：

Qg=fKgl△tηW

（六）散熱器選擇計算例題例題2－1試計算如圖所示的單管上供下回式熱水供暖系統(tǒng)某立管上各組散熱器所需的散熱面積與片數。散熱器選用鑄鐵四柱640型、裝在墻的凹槽內，供暖系統(tǒng)供水溫度tg=95℃,回水溫度th=70℃,室內計算溫度tn=18℃。圖中的熱負荷單位為W。例題2－2

如圖所示的雙管上供下回式熱水供暖系統(tǒng)某立管，試求各組散熱器所需的散熱面積與片數。其他條件與例題2－1相同。作業(yè)第三節(jié)輻射供暖散熱設備

與暖風機

散熱器向室內散熱以對流散熱為主，對流散熱占總散熱量的75％左右。散熱設備散熱如以輻射為主，則稱為輻射供暖系統(tǒng)。輻射供暖按其散熱設備表面的溫度分為低溫輻射、中溫輻射、高溫輻射三種。

一、低溫輻射供暖

低溫輻射供暖是將通過熱媒的細管(作成盤管或排管)打入建筑物的結構(如頂棚、地板及墻面)內。這種輻射板有的直接和人體接觸，有的距離很近，表面溫度不能太高。這種供暖型式室內美觀，舒適條件好，宜用于一般民用、公共建筑中。

加熱管平面圖

加熱管系統(tǒng)圖

分水器安裝詳圖

加熱管布置剖面圖二、中溫輻射采暖中溫輻射供暖的散熱設備為鋼制輻射板，以高溫水或蒸汽為熱媒，其板面平均溫度為80～200℃。這種供暖系統(tǒng)主要應用于工業(yè)廠房，用在高大的工業(yè)廠房中其效果更好。在某些美觀與裝飾不太高的大空間公共建筑，如商場、體育館、展覽廳、車站等也可選用。鋼制輻射板也可應用于生產廠房和公共建筑的局部區(qū)域或局部工作地點供暖。

鋼制輻射板有塊狀輻射板和帶狀輻射板兩種型式。

塊狀鋼制輻射板根據鋼管與鋼板的連接方式不同，單塊鋼制輻射板分為A型與B型兩類。

A型加熱管外壁周長的1／4嵌人鋼板槽內，并以U形螺栓固定。

B型加熱管外壁周長的1／2嵌入鋼板槽內，并以管卡固定。鋼制輻射板的安裝輻射板的安裝，可有下列三種形式，如圖所示。

(1)水平安裝，熱量向下輻射。

(2)傾斜安裝，傾斜安裝在墻上或柱間，熱量傾斜向下方輻射。采用時應注意選擇合適的角度，一般應使板中心的法線通過工作區(qū)。

(3)垂直安裝，單面板可以安裝在墻上，雙面板可以垂直安裝在兩個柱子之間，向兩面散熱。三、暖風機

暖風機是由通風機、電動機及空氣加熱器組合而成的聯(lián)合機組。在風機作用下，空氣由吸風口進入機組，經空氣加熱器加熱后，從送風口送至室內，以維持室內要求的溫度

暖風機分為軸流式與離心式兩種，常稱為小型暖風機和大型暖風機。根據其結構特點及適用的熱媒不同，又可分為蒸汽暖風機、熱水暖風機，蒸汽、熱水兩用暖風機以及冷、熱水兩用暖風機等。（一）軸流式暖風機目前國內常用的軸流式暖風機主要有蒸汽、熱水兩用的NC型(如圖)和NA暖風機，和冷熱水兩用的S型暖風機。

1-軸流式風機；2-電動機；3-加熱器；4-百葉片；5-支架軸流式暖風機體積小、結構簡單、安裝方便。但它送出的熱風氣流射程短，出口風速低。所以它主要用于加熱室內再循環(huán)空氣，一般將其懸掛或支架在墻上或柱子上。熱風經出風口處百葉調節(jié)板，直接吹向工作區(qū)。（二）離心式暖風機離心式大型暖風機主要有蒸汽、熱水兩用的NBL型暖風機(如圖)。離心式暖風機是用于集中輸送大量熱風的供暖設備。由于它配用離心式通風機，有較大的作用壓頭和較高的出口速度，比軸流式暖風機的氣流射程長很多，送風量和產熱量大，常用于集中送風供暖系統(tǒng)。（三）暖風機的布置在生產廠房內布置暖風機時，應考慮車間的幾何形狀、工作區(qū)域、工藝設備位置以及暖風機氣流作用范圍等因素。第四節(jié)散熱器的安裝與養(yǎng)護一、散熱器的安裝（一）散熱器的安裝位置原則：散熱器布置的安裝位置是力求使室溫均勻，室外滲入的冷空氣能較迅速地被加熱，工作區(qū)(或呼吸區(qū))溫度適宜，盡量少占用室內有效空間和使用面積。散熱器一般布置在房間外墻一側，有外窗時應裝在窗臺下，這樣可直接加熱由窗縫滲入的冷空氣，還可阻止沿外墻下降的冷氣流，避免外墻，外窗形成的冷輻射和冷空氣侵襲人體，使室溫趨于均勻。由于熱空氣上升的原因，樓梯間的散熱器應盡量布置在底層，或按一定比例分配在下部各層。為防止散熱器凍裂，兩道外門之間，門斗及緊靠開啟頻繁的外門處不宜設置散熱器。(二)安裝前的準備

1、鑄鐵散熱器。應以現(xiàn)場組裝為主。因為目前國產鑄鐵散熱器，多為絲對聯(lián)接，如在生產廠組裝完畢，再經長途、遠距離運輸到工程安裝地點，會因長途顛簸而使接口松動，導致漏水。組裝前應按產品樣本要求進行外觀檢查及單片試壓，組裝后應按產品樣本規(guī)定的試驗壓力或工程設計及施工驗收規(guī)范規(guī)定的試驗壓力進行整組試壓，合格后方可就位安裝。就位前應先刷防銹漆及面漆。

2、鋼制、鋁制散熱器?，F(xiàn)場安裝前也應根據產品樣本進行抽檢或全面檢驗。特殊重要的工程或當地質檢部門有特殊要求時，還應進行散熱器熱工性能抽檢，以檢查到貨的散熱器的熱工性能是否與產品樣本相符。鋼制及鋁制散熱器，在出廠前已將面漆作好，所以從產品的存放到就位安裝，都應特別注意，以防損傷。（三）安裝方式與尺寸

鑄鐵散熱器有立地安裝(有足)和壁掛式安裝兩種安裝形式。壁掛式安裝時其專用的托鉤(多用φ16圓鋼鍛制見圖2－27)，應埋設于墻內，地面上立地安裝時，為防止散熱器擺動，在散熱器的上部接口處也應適當加設拉鉤。個別墻壁不允許埋設托鉤者，只好另配專用支架。鋼制及鋁制散熱器多為壁掛式安裝。由于重量較輕，其托鉤可以直埋墻內，或用膨脹螺栓固定托架。托架或托鉤一般均由散熱器生產廠配套供應。散熱器托鉤的數量及安裝尺寸，隨散熱器品種而異，可按照產品樣本及施工驗收規(guī)范或國家或地區(qū)的供暖設備安裝標準圖進行。其主要安裝尺寸要求如下：

1、散熱器背面距墻皮的距離：（1）一般散熱器為40～50mm，特殊要求者除外。（2）鋼制串片型散熱器為20～30mm。

2、散熱器下沿距地面高度：（1）有足的鑄鐵散熱器及其他散熱器按產品樣本所列的實際尺寸，一般為70～80mm。（2）壁掛式安裝的散熱器，其下沿距地的高度一般為，100～150mm。

(3)壁龕式暗裝(或半暗裝)時，散熱器上沿距窗臺板下沿應大于l00mm，當小于此值時，再進行散熱器數量修正。各型散熱器的安裝圖詳見圖2－22～圖2－27。

散熱器的安裝要求平、直并與墻面協(xié)調，不能歪斜，影響室內美觀。鑄鐵柱型散熱器安裝圖

鋼制柱型散熱器安裝圖

鋼制扁管型散熱器安裝圖鋼制板型散熱器安裝圖

鋼制串片型散熱器安裝圖

二、散熱器的