散热器面积及片数的计算方法.doc

工程一：室内热水供暖工程施工模块三：散热器施工安装单元2 散热器的计算1-3-2-1散热器面积及片数的计算方法1.计算散热器的散热面积供暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失。根据热平衡原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。散热器散热面积的计算公式为 （2-1-2）式中 F散热器的散热面积（m2）；Q散热器的散热量（W）； K散热器的传热系数W/（m2）； tpj散热器内热媒平均温度（）； tn供暖室内计算温度（）；1散热器组装片数修正系数；2散热器连接形式修正系数；3散热器安装形式修正系数。2.确定散热器的传热系数K 散热器的传热系数K是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内空气温度tn的差为1时，每1 m2散热面积单位时间放出的热量。选用散热器时希望散热器的传热系数越大越好。影响散热器传热系数的最主要因素是散热器内热媒平均温度与室内空气温度的差值tpj。另外散热器的材质、几何尺寸、结构形式、表面喷涂、热媒种类、温度、流量、室内空气温度、散热器的安装方式、片数等条件都将影响传热系数的大小。因而无法用理论推导求出各种散热器的传热系数值，只能通过实验方法确定。国际化规范组织（ISO）规定：确定散热器的传热系数 K值的实验，应在一个长宽高为（40.2）m（40.2）m（2.80.2）m的封闭小室内，保证室温恒定下进行，散热器应无遮挡，敞开设置。通过实验方法可得到散热器传热系数公式K=a（tpj）b=a（tpj-tn）b （2-1-3）式中 K在实验条件下，散热器的传热系数W/（m2）； a 、b由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式；tpj散热器内热媒与室内空气的平均温差，tpj=tpjtn。从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差tpj越大，散热器的传热系数 K值就越大，传热量就越多。附录9给出了各种不同类型铸铁散热器传热系数的公式。应用这些公式时，需要确定散热器内的热媒平均温度tpj。3.确定散热器内热媒平均温度散热器内热媒平均温度tpj应根据热媒种类（热水或蒸汽）和系统形式确定。热水供暖系统tpj= （2-1-4）式中 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（）。对于双管热水供暖系统，各组散热器是并联关系，散热器的进出口水温可分别按系统的供、回水温度确定，例如，低温热水供暖系统，供水温度95，回水温度70，热媒平均温度为tpj=82.5 对于单管热水供暖系统，各组散热器是串联关系，因水温沿流向逐层降低，需确定各管段的混合水温之后逐一确定各组散热器的进、出口温度见公式（1-1-7），进而求出散热器内热媒平均温度。公式（1-1-7）也适用于水平单管系统各管段水温的计算。计算出各管段水温后，就可以计算散热器内热媒的平均温度。蒸汽供暖系统，当蒸汽压力 p 30kPa(表压)时，tpj取100；当蒸汽压力 p30kPa （表压）时，tpj取与散热器进口蒸汽压力相对应的饱和温度。4.确定散热器传热系数的修正系数 散热器传热系数的计算公式是在特定条件下通过实验确定的，如果实际使用条件与测定条件不相符，就需要对传热系数K进行修正。（1）组装片数修正系数1 实验测定散热器的传热系数时，柱型散热器是以10片为一组进行实验的，在实际使用过程中单片散热器是组对成组的，各相邻片之间彼此吸收辐射热，热量不能全部散出去，只有两端散热器的外侧表面才能把绝大部分辐射热量传给室内，这减少了向房间的辐射热量。因此组装片数超过10片后，相互吸收辐射热的面积占总面积的比例会增加，散热器单位面积的平均散热量会减少，传热系数K值也会随之减少，需要修正K值，增加散热面积。反之，片数少于6片后，散热器单位面积的平均散热量会增加，K值也会增加，需要减少散热面积。散热器组装片数修正系数1见表2-1-1。表2-1-1 散热器组装片数修正系数1（2）连接形式修正系数2 实验测定散热器传热系数时，散热器与支管的连接形式为同侧上进下出，这种连接形式散热器外表面的平均温度最高，散热器散热量最多。如果采用表2-1-2所列的其他连接形式，散热器外表面平均温度会明显降低，tpj也远比同侧上进下出连接形式低，传热系数K也会减小，因此需要对传热系数进行修正，取21 ，增加其散热面积。表2-1-2列出了不同连接形式时，散热器传热系数的修正系数2。表2-1-2 散热器连接形式修正系数2（3）安装形式修正系数3 实验确定传热系数K时，是在散热器完全敞开，没有任何遮挡的情况下测定的。如果实际安装形式发生变化，有时会增加散热器的散热量（如散热器外加对流罩）；有时会减少散热量（如加装遮挡罩板）。因此需要考虑对散热器传热系数K进行修正。表2-1-3列出了散热器安装形式修正系数3。其实质是在不同安装形式下对散热器散热面积进行修正。另外，实验表明：在一定的连接方式和安装形式下，通过散热器的流量对某些形式散热器的K值和Q值有一定的影响；散热器表面采用不同的涂料时，对K值和Q值有影响；蒸汽供暖系统中，蒸汽散热器的传热系数K值要高于热水散热器的K值。可根据具体条件，查阅有关资料确定散热器的传热系数K值。表2-1-3 散热器安装形式修正系数35.计算散热器的片数或长度散热器的片数或长度n= （2-1-）式中n散热器的片数或长度（片或m）； F所需散热器的散热面积（m2）； F每片或每 m散热器的散热面积（m2/片或m2/m ），可查附录9确定。实际设置时，散热器每组片数或长度只能取整数。供暖通风与空气调节设计规范规定，柱型散热器面积可比计算值小0.1 m2，翼型或其他散热器的散热面积可比计算值小5%。另外，铸铁散热器的组装片数，粗柱型（M132）不易超过20片；细柱型不易超过25片；长翼型不易超过7片。4.【能力训练】试计算图2-1-所示立管各组散热器的面积及片数。已知条件：每组散热器的热负荷已标于图中，单位为W。系统供水温度95，回水温度70。选用二柱M132型散热器，装在墙龛内，上部距窗台板100mm。供暖室内计算温度tn=18。 【解】计算步骤： （1）计算各立管管段的水温 由公式（1-1-7）图2-1-8t1=tg-=95- =88.19t2=95- =82.45t3=95-=76.71（2）计算各组散热器的热媒平均温度tpjtpj4=92tpj3=85tpj2=80tpj1=73（3）计算散热器的传热系数K查附录9，M132型散热器传热系数的计算公式为K=2.426tpj0.286，所以K4=2.426（92-18）0.286=8.31 W /（m2）K3=2.426（85-18）0.286=8.08 W /（m2）K2=2.426（80-18）0.286=7.90 W /（m2）K1=2.426（73-18）0.286=7.65 W /（m2）（4）计算散热器面积F 用公式（2-1-2）计算四层：先假设片数修正系数1=1.0，查表2-1-2，同侧上进下出连接形式修正系数2=1.0；查表2-1-3，该散热器安装形式修正系数3=1.06，则F4=F=F2=F1=（5）计算散热器的片数 查附录9，M132型散热器每片面积f=0.24 m2/片，由公式（2-1-）得n4=片查表2-1-1，片数修正系数1=1.0510.75片1.05=12.29片 0.29片0.24/片=0.07 m20.1 m2 因此n4=12片同理n3=2.47/0.24=10.29片 10.29片1.05=10.8片 0.8片0.24/片=0.192