第二章散热器 第六讲.ppt

第二章供暖系统的散热设备 第二节散热器的选择计算一 散热器的选择 一 对散热器的要求 从以下四个方面考虑 1 热工性能好A 衡量指标 传热系数是衡量散热器热工性能好坏的重要指标 热工性能好 散热器的传热系数大 热工性能差 散热器的传热系数小 第二节散热器的选择计算一 散热器的选择 一 对散热器的要求1 热工性能好B 散热方式的对比 散热器外表面向室内散热的方式主要是对流和热辐射 对流方式散热时 会造成室温不均匀 往往上下温差过大 而且灰尘随空气对流 卫生条件较差 辐射方式散热时 由于辐射的直接作用 可以提高室内物体和围护结构内表面的温度 使生活和工作区的温度均匀适宜 增加了人体的舒适感 第二节散热器的选择计算一 散热器的选择 一 对散热器的要求2 金属热强度大 成本高低 A 定义 是指散热器内热媒平均温度与室内空气温度差1 质量为1Kg散热器金属 单位时间所散出的热量 称为金属热强度 B 计算公式 q K GW Kg q 散热器的金属热强度W Kg K 散热器的传热系数W m2 G 单位散热面积金属的质量Kg m2由上述公式可知 q值越大 金属耗量小 成本低 q值越小 金属耗量大 成本高 第二节散热器的选择计算一 散热器的选择 一 对散热器的要求3 具有一定的机械强度 且价格便宜A 应具有一定的机械强度和较高的承压能力 B 加工制造工艺简单 价格便宜 经久耐用 C 规格尺寸应适应不同类型的建筑物的安装使用要求 D 规格应便于组合成所需要的散热面积 E 结构尺寸要小 少占用房间的面积和空间 4 易清扫 且外观美好散热器表面光滑 不易积灰 便于清扫 外形与色泽美观 易与室内装饰相协调 第二节散热器的选择计算一 散热器的选择 二 散热器的选择 能完全满足上述四种要求的散热器实际上很难选到 1 选择原则 选用时一定要从实际出发 本着经济 适用 耐用 美观的原则 选择较合适的散热器 2 实际工程的应用 从九个方面进行分析 A 民用建筑和公共建筑 宜采用外形美观 易于清扫的如 扁管式 板式 柱型 B 高层建筑 选用承压能力高的散热器 C 比较狭窄的房间 如住宅厨房和卫生间等应选用结构尺寸较小 二 散热器的选择 2 实际应用 D 楼梯间 门厅 可选用长度小高度大的散热器 E 商店橱窗下 应选用长度大高度小的散热器 F 散发粉尘或防尘要求较高的生产车间 选用光滑不易积灰且容易清扫的散热器 G 有腐蚀性气体或湿度较大的生产车间 宜选用耐腐蚀的铸铁散热器 H 热水采暖系统 采用钢制散热器时 应采取必要的防腐措施 I 蒸汽采暖系统 不应采用钢制柱型 板型和扁管型散热器 以免加剧腐蚀 第二节散热器的选择计算二 散热器的选择计算 在按使用要求选定散热器类型后 还需确定采暖系统的热媒的种类 以及管路布置形式 才可以确定采暖房间所需散热器的面积及数量 片数或长度 一 散热器的散热面积1 原理和修正 根据热平衡原理 散热器的散热量应等于供暖房间的设计热负荷 在散热器散热量计算公式Q KA tpj tn 的基础上 应考虑实际使用条件和某些影响因素 进行必要的修正 一 散热器的散热面积2 散热面积的实际应用计算公式为 A Q K tpj tn 1 2 3 A 散热器的散热面积 m2Q 供暖设计热负荷 WK 散热器的传热系数 W m2 tpj 散热器内热媒的平均温度 由热媒及管路布置形式决定 tn 室内计算温度 1 散热器组装片数 或长度 修正系数 2 散热器连接方式修正系数 3 散热器安装形式修正系数 二 散热器传热系数K及其修正系数值1 散热器传热系数K 定义 当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1 时 每1m2散热器面积所散出的热量W 单位为W m2 影响因素 散热器的制造情况 A 材料 B 几何尺寸 C 结构形式 D 表面喷涂 散热器的使用条件 A 使用的热媒 B 温度 C 室内空气温度及流速 D 安装方式 E 组合片数 四柱813型铸铁散热器的传热系数K值表2 1 钢制柱式和钢制板式散热器的传热系数K值表2 2 二 散热器传热系数K及其修正系数值2 散热器修正系数 1 2 3 散热器组装片数修正系数 1 柱型散热器是以10片作为实验组合标准 传热过程分析 在传热过程中 柱型散热器中间各相邻片之间相互吸收辐射热 减少了向房间的辐射热量 只有两端散热器的外表面才能把绝大部分辐射热量传给室内 二 散热器传热系数K及其修正系数值2 散热器修正系数 1 2 3 散热器组装片数修正系数 1 片数的影响 随着柱型散热器片数的增加 其外表面占总散热面积的比例减少 单位面积散热的平均散热量也减少 因而实际传热系数K减少 在热负荷一定的情况下所需散热面积增大 组装片数修正系数 1值 表2 3 注 1 本表仅适用于铸铁柱型散热器 长翼型和圆翼型不修正 2 其它散热器需要修正时 见产品说明 二 散热器传热系数K及其修正系数值2 散热器修正系数 1 2 3 散热器连接形式修正系数 2 实验数据是在散热器支管与散热器同侧连接 上进下出的条件下得出 当散热器支管与散热器的连接方式不同时 由于散热器外表面温度场变化的影响 使散热器的传热系数发生变化 实验表明 散热器外表面的实际平均温度接近于出口水温 远比实验使用的理论平均温度要低 因此 连接形式修正系数 2应大于1 二 散热器传热系数K及其修正系数值2 散热器修正系数 1 2 3 散热器连接形式修正系数 2 表2 4 注 其它散热器可近似套用本计算表 二 散热器传热系数K及其修正系数值2 散热器修正系数 1 2 3 散热器安装形式修正系数 3 实验数据是在散热器敞开 明装 情况下测得 当安装方式不同时 就改变了散热器对流放热和辐射放热的条件 因而需要对K或Q值进行修正 表2 5 注 1 明装散热器 3 1 02 表中数据为四柱813型散热器的测试数据 其它类型散热器 可参考采用 散热器安装方式不同的修正系数 3表2 6 二 散热器传热系数K及其修正系数值3 其它影响因素 散热器表面采用的涂料不同 对K和Q值也有影响 银粉 铝粉 的辐射系数低于调和漆 散热器表面涂调和漆时 传热系数比涂银粉漆时约高10 左右 热媒不同时 传热系数K值不同 蒸汽采暖系统比热水采暖系统的传热系数要高 近年来 我国建成了一些ISO散热器试验台 通过实验分析表明 在相同测试参数下 散热器在一般室内的K和Q值 要比在封闭房间下的测定值高 约高出10 三 散热器内热媒平均温度的确定 散热器内热媒平均温度影响因素 热媒的种类和供暖系统形式的不同而异 1 热水供暖系统tpj tpj 散热器内热媒平均温度 tj 散热器的进水温度 tc 散热器的出水温度 tj tc 2 三 散热器内热媒平均温度的确定 1 热水供暖系统 双管系统 因各组散热器进 出口温度相同 可按系统的供回水温度计算 因此无论楼层 每组散热器的平均温度相等 即只有一个tpj数值 Q2 Q1 tj th tj th tpj tg th 2 tg th 三 散热器内热媒平均温度的确定 1 热水供暖系统 单管系统 因水温沿流向变化 需逐段计算 各管段混合温度的计算公式 thun tg thun 计算管段的混合水温度 tg 立管供水温度 th 立管回水温度 Qn 1 计算管段前 按水流方向 各层散热器散热量之和 W Q 立管上所有散热器散热量之和 W Q3 Q3 Q2 Q2 Q1 Q tg th thun Qn 1 tg th Q 三 散热器内热媒平均温度的确定 2 蒸汽供暖系统 当蒸汽压力P 30kPa 表压 时 tpj 100 当蒸汽压力P 30kPa 表压 时 tpj取与散热器进口蒸汽压力相对应的饱和温度 四 散热器片数或长度的确定 1 按公式A 2 在 1假设为1条件下 求出散热器的总片数和总长度 n A a 片或m a 查表附录2 1和2 23 在假设条件下 查附录2 3得 1值 对A或n进行修正 Q K tpj tn 1 2 3确定散热面积时 1假设为1 而 2和 3按规定查相应的附表 四 散热器片数或长度的确定 4 按照 暖通规范 进行取整 柱型散热器面积可比计算值小0 1m2 片数n取整数 翼型和其它散热器的散热器面积可比计算值小5 五 考虑供暖管道散热量时散热器面积计算1 暗装管道 在美观要求高的房间 供暖管道采用暗装安装方式 暗装供暖管道的散热量 有一部分没有进入房间内 变成热损失 使进入房间散热器的水温有少量降低 设计修正系数 4 由于热水在管道中的冷却 4 1 五 考虑供暖管道散热量时散热器面积计算1 暗装管道 4查相关设计手册表2 7 五 考虑供暖管道散热量时散热器面积计算2 明装管道 在美观要求不高的房间 供暖管道采用明装安装方式 明装全部或部分的供暖管道散热量 会进入室内 抵消了管道中水冷却的影响 因而计算散热面积时 通常不考虑这个修正因素 如果房间里有明装的总立管 水平干管时 应扣除室内明装不保温管道的散热量 散热量的计算公式如下 Qp F K tp tn 五 考虑供暖管道散热量时散热器面积计算2 明装管道 如果房间里有明装的总立管 水平干管时 应扣除总立管 水平干管的管道散热量 散热量的计算公式如下 Qp F K tp tn 式中 F 管道的外表面面积 m2 m 见表2 8K 管道的传热系数 W m2 见表2 9tp 管道内热媒平均温度 tn 室内采暖计算温度 管道安装位置的修正系数 沿地面敷设的管道 1 0 沿顶棚敷设的管道 0 5 立管 0 75 2 明装管道 散热量的计算式中有关参数表 焊接钢管的外表面面积F表2 8 注 括号中的数字为无缝钢管时的表面积 2 明装管道 散热量的计算式中有关参数表 不保温管道的传热系数K表2 9 五 考虑供暖管道散热量时散热器面积计算3 串联楼层数 8层的垂直单管系统 应考虑分立管散热冷却对下游散热器散热量的不利影响 宜按下列比率增加下游散热器的数量 下游的1 2层 附加15 下游的3 4层 附加10 下游的5 6层 附加5 六 散热器选择计算例题 例题2 1 试计算如图所示的单管上供下回热水供暖系统某立管上各组散热器所需的散热面积与片数 散热器选用铸铁四柱640型 装在墙的凹槽内 供暖系统供水温度tg 95 回水温度th 70 室内采暖温度tn 18 图中的热负荷单位为W 解 1 计算各层散热器之间管段的混水温度 1600 1200 1500 tg thu1 thu2 th thu1 tg Qn 1 tg th Q 95 1600 95 70 1600 1200 1500 95 9 3 85 7 thu2 95 1600 1200 95 70 1600 1200 1500 78 7 六 散热器选择计算例题 例题2 1 解 2 计算各层散热器热媒平均温度 tpj tg thu1 2 95 85 7 2 90 4 tpj thu1 thu2 2 85 7 78 7 2 82 2 tpj thu2 th 2 78 7 70 2 74 4 六 散热器选择计算例题 例题2 1 3 计算或查表确定散热器的传热系数查附录2 1表 四柱640型散热器的传热系数计算式为 K 3 663 t0 16 t 为散热器热媒平均温度与室内温度差则 K 3 663 t0 16 3 663 90 4 18 0 16 7 27w m2 K 3 663 t0 16 3 663 82 2 18 0 16 7 13w m2 K 3 663 t0 16 3 663 74 4 18 0 16 6 98w m2 六 散热器选择计算例题 例题2 1 4 计算各组散热器所需面积先假设 1 1 查附录2 4得 2 1 查附录2 5得 3 1 06 A Q K tpj tn 1 2 3 1600 7 27 90 4 18 X1x1x1 06 3 22m2 同理得 A 2 8m2A 4 0m2 六 散热器选择计算例题 例题2 1 5 计算各组散热器片数n A a 片 查附录2 1得a 0 235m2 片 铸铁四柱640型 n A a 3 22 0 235 13 7 片 查附录2 3得 1 1 05 进行修正 n n X 1 13 7X1 05 14 39 片 由于0 39X0 235 0 092m2 0 1m2 故n 14 片 同理得 n A a 2 8 0 235 11 92 片 n 11 92X1 05 12 51 片 由于0 51X0 235 0 12m2 0 1m2 故n 13 片 六 散热器选择计算例题 例题2 1 5 计算各组散热器片数n A a 4 0 0 235 17 02 片 n 17 02X1 05 17 87 片 由于0 87X0 235 0 2m2 0 1m2 故n 18 片 经计算可知 n 14 片 n 13 片 n 18 片 六 散热器选择计算例题 例题2 2 试计算如图所示的双管上供下回热水供暖系统某立管 试求各组散热器所需的散热面积与片数 其它条件同例1 1600 1200 1500 tg th 解 1 计算各组散热器热媒平均温度因双管系统供 回水温度均为95 70 tpj tpj tpj 95 70 2 82 5 2 求各组散热器的传热系数因各组散热器的供回水温度相等 查附录