第二章 供暖系统的散热设备.doc

第二章 供暖系统的散热设备本章重点l 掌握散热设备热负荷的计算l 掌握散热设备的选用本章难点l 散热设备热负荷的计算l 散热设备的选择方法供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分它向房间散热以补充房间的热损失,保持室内要求的温度散热设备向房间传热的方式主要有下列三种状况： 1．供暖系统的热媒(蒸汽或热水)，通过散热设备的壁面，主要以对流传热方式(对流传热量大于辐射传热量)向房间传热这种散热设备通称为散热器 2．供暖系统的热媒(蒸汽、热水、热空气、燃气或电热)，通过散热设备的壁面，主要以辐射方式向房间传热散热设备可采用在建筑物的顶棚、墙面或地板内埋设管道或风道的方式，此时，建筑物部分围护结构，与散热设备合二为一；也可采用在建筑物内悬挂金属辐射板的方式以辐射传热为主的供暖系统，称为辐射供暖系统 3．通过散热设备向房间输送比室内温度高的空气，直接向房间供热利用热空气向房间供热的系统，称为热风供暖系统热风供暖系统既可以采用集中送风的方式，也可以利用暖风机加热室内再循环空气的方式向房间供热 本章只阐述三种设备：散热器、钢制辐射板和暖风机与建筑物围护结构结合为一整体式的辐射板型式和设计原理，详见专门论著。

利用集中送风方式的设计原理，将在“空气调节”课程中阐述第一节 散热器 如前所述，散热器的功能是将供暖系统的热媒(蒸汽或热水)所携带的热量，通过散热器壁面传给房间对散热器的基本要求，主要有以下几点； 1．热工性能方面的要求 散热器的传热系数K值越高，说明其散热性能越好提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积(在外壁上加肋片)、提高散热器周围空气流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径 2．经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好 散热器的金属热强度是衡量散热器经济性的一个标志金属热强度是指散热器内热媒平均温度与室内空气温度差为1℃时每公斤质量散热器单位时间所散出的热量即 q＝K／G W／kg·℃式中 q一一散热器的金属热强度，w／kg℃； K——散热器的传热系数，W／㎡．℃； G—一散热器每1㎡散热面积的质量，kg／㎡ q值越大，说明散出同样的热量所耗的金属量越小这个指标可作为衡量同一材质散热器经济性的一个指标。

对各种不同材质的散热器，其经济评价标准宜以散热器单位散热量的成本(元／w)来衡量 3．安装使用和工艺方面的要求 散热器应具有一定机械强度和承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间，散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求4．卫生和美观方面的要求 散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间观感 5．使用寿命的要求 散热器应不易于被腐蚀和破损，使用年限长 目前，国内生产的散热器种类繁多，按其制造材质，主要有铸铁、钢制散热器两大类，按其构造形式，主要分为柱型、翼型、管型、平板型等 一、铸铁散热器 铸铁散热器长期以来得到广泛应用它具有结构简单，防腐性好，使用寿命长以及热稳定性好的优点；但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器我国目前应用较多的铸铁散热器有： (一)翼型散热器 翼型散热器分圆翼型和长翼型两类 1．圆翼型散热器是一根内径75mm的管子，外面带有许多圆形肋片的铸件管子两端配设法兰，可将数根组成平行叠置的散热器组管子长度分750mm，1000mm，最高工作压力：对热媒为热水，水温低于150℃，Pb＝0.6MPa；对蒸汽为热煤，Pb＝0.4MPa。

圆翼型型号标记为：TY0.75—6(4)和Tyl.0—6(4) 2．长翼型散热器的外表面具有许多竖向肋片，外壳内部为一扁盒状空间长冀型散热器的标准长度L分200mm，280mm两种，宽度B＝115mm，同侧进出口中心距H1=500mm，高度H=595mm长翼型型号标记分别相应为：TC0.28／5—4(俗称大60)和TC0.20／5—4(俗称小60) 翼型散热器制造工艺简单，长翼型的造价也较低；但翼型散热器的金属热强度和传热系数比较低，外形不美观，灰尘不易清扫，特别是它的单体散热量较大，设计选用时不易恰好组成所需的面积，因而目前不少设计单位，趋向不选用这种散热器 (二)柱型散热器 柱型散热器是呈柱状的单片散热器外表面光滑，每片各有几个中空的立柱相互连通根据散热面积的需要可把各个单片组装在一起形成一组散热器我国目前常用的柱型散热器主要有：二柱、四柱两种类型散热器 国内散热器标准规定：柱型散热器有五种规格，相应型号标准记为TZ2—5—5(8)，TZ4—3—5(8)，TZ 4—5—5(8)，TZ4—6—5(8)和TZ 4—9—5(8)如标记TZ4—6—5，TZ4表示灰铸铁四柱型，6表示同侧进出口中心距为600 mm．5表示最高工作压力0.5MPa。

柱型散热器有带脚和不带脚的两种片型，便于落地或挂墙安装 柱型散热器与翼型散热器相比，其金属热强度及传热系数高，外形美观，易清除积灰，容易组成所需的面积，因而它得到较广泛的应用 我国常用的几种铸铁散热器的规格见附录2-1 二、钢制散热器 目前我国生产的钢制散热器主要有下面几种型式：(一)闭式钢串片对流散热器 由钢管、钢片、联箱及管接头组成闭式钢串片式散热器规格以高×宽表示，其长度可按设计要求制作 (二)板型散热器 由面板、背板、进出水口接头、放水门固定套及上下支架组成背板有带对流片和不带对流片两种类型 (三)钢制柱型散热器 其构造与铸铁柱型散热器相似，每片也有几个小空立柱这种散热器是采用1．25—1．5mm厚冷轧钢板冲压延伸形成片状半柱型，将两片片状半柱型经压力滚焊复合成单片，单片之间经气体弧焊联接成散热器 (四)扁管型散热器 它是采用52×11×1．5㎜ (宽×高×厚)的水通路扁管叠加焊接在一起，扁管型型散热器外形尺寸是以52m m为基数，形成三种高度规格：4l 6mm(8根)，520mm（10根）和624mm（12根)长度由600mm开始，以200mm进位至2000mm共八种规格。

扁管散热器的板型有单板、双板，单板带对流片和双板带对流片四种结构形式单双板扁管散热器两面均为光板，板面温度较高，有较多的辐射热带对流片的单、双板扁管散热器，每片散热量比同规格的不带对流片的大，热量主要是以对流方式传递钢制散热器与铸铁散热器相比，具有如下一些特点：1．金属耗量少钢制散热器大多数是由薄钢板压制焊接而成金属热强度可达0.8~1.0W／kg·℃，而铸铁散热器的金属热强度—般仅为0.3 W／kg·℃左右2．耐压强度高铸铁散热器的承压能力一般P b=0.4一0.5MPa钢制板型及柱型散热器的最高工作压力可达0.8Mpa因此，从承压能力的角度来看，钢制散热器适用于高层建筑供暖和高温水供暖系统3．外形美观整洁，占地小，便于布置，如板型和扁管型散热器还可以在其外表面喷刷各种颜色的图案，与建筑和室内装饰相协调钢制散热器高度较低，扁管和板型散热器厚度薄，占地小，便于布置4．除钢制柱型散热器外，钢制散热器的水容量较少，热稳定性差些在供水温度偏低而又采用间歇供暖时，散热效果明显降低5．钢制散热器的主要缺点是容易被腐蚀，使用寿命比铸铁散热器短此外，在蒸汽供暖系统中不应采用钢制散热器对具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的房间，不宜设置钢制散热器。

由于钢制散热器存在上述缺点，它的应用范围受到—定的限制因此，铸铁柱型散热器仍是目前国内应用最广泛的散热器 除上述几种钢管散热器外，还有—种最简易的散热器：光面管（排管）散热器，它是用钢管在现场或工厂焊接制成它的主要缺点是耗钢量大，也不美观，一般只用于工业厂房我国也有生产铝串片和铝合金的散热器铝制散热器的重量轻，外表美观；铝的辐射系数比铸铁和钢的小，为补偿其辐射放热的减小，外型上应采取措施以提高其对流散热量陶瓷散热器和混凝土板内嵌钢管的散热器型式，在苏联也曾一度推广应用，但并不理想西欧一些国家近年来很重视发展塑料散热器，我国也有试制品它重量轻，节省金属．防腐性好，是有发展前途的一种散热器研制耐高温的塑料，并在经济上能与传统散热器竞争，是目前发展塑料散热器的关键三、散热器的选用如前所述，选用散热器类型时，应注意在热工、经济、卫生和美观等方面的基本要求但要根据具体情况，有所侧重设计选择散热器时，应符合下列原则性的规定：1．散热器的工作压力，当以热水为热媒时，不得超过制造厂规定的压力值对高层建筑使用热水供暖时，首先要求保证承压能力，这对系统安全运行，至关重要当采用蒸汽为热媒时，在系统启动和停止运行时，散热器的温度变化剧烈，易使接口等处渗漏，因此铸铁柱型和长翼型散热器的工作压力，不应高于0.2MPa(2kgf/c㎡)，铸铁圆翼型散热器，不应高于0．4MPa(4kgf／c㎡)。

2．在民用建筑中，宜采用外形美观，易于清扫的散热器3．在放散粉尘或防尘要求较高的生产厂房，应采用易于清扫的散热器4．在具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的房间，宜采用铸铁散热器5．热水系统采用钢制散热器时，应采取必要的防腐措施(如表面喷涂，补给水除氧等措施)，蒸汽采暖系统不得采用钢制柱型、板型和扁管等散热器第二节 散热器的计算散热器计算是确定供暖房间所需散热器的面积和片数一、散热面积的计算散热器散热面积F按下式计算： ㎡ （2-1）式中 Q一—散热器的散热量，W； tpj——散热器内热媒平均温度，℃； tn——供暖室内计算温度，℃；K——散热器的传热系数，W/㎡℃；β1——散热器组装片数修正系数；β2一—散热器连接形式修正系数；β3一—散热器安装形式修正系数二、散热器内热媒平均温度tpj散热器内热媒平均温度tpj随供暖热媒(蒸汽或热水)参数和供暖系统形式而定1． 在热水供暖系统中，tpj为散热器进出口水温的算术平均值 tpj=（tsg+tsh）/2 ℃ （2-2）式中 tsg——散热器进水温度，℃ tsh——散热器出水温度，℃对双管热水供暖系统，散热器的进、出口温度分别按系统的设计供、回水温度计算。

对单管热水供暖系统，由于每组散热器的进、出口水温沿流动方向下降，所以每组散热器的进、出口水温必须逐一分别计算(见第三章)2．在蒸汽供暖系统中，当蒸汽表压力＜0．03Mpa时，tpj取等于100℃，当蒸汽表压力大于0．03MPa时，tpj取与散热器进口蒸汽压力相应的饱和温度 三、散热器传热系数K及其修正系数值 散热器传热系数度K值的物理概念， 是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温相差l℃时，每l㎡散热器面积所放出的热量W它是散热器散热能力强弱的主要标志 影响散热器传热系数的因素很多，只有通过实验方法确定 哈尔滨建筑工程学院等单位，利用ISO标准实验台对我国常用的散热器进行大量试验 如前所述，散热器的传热系数K和散热量Q是在一定的条件下，通过实验测定的若实际情况与实验条件不同，则应对所测。