供热工程-第二章 供暖系统的散热设备

第二章供暖系统的散热设备 本章的主要内容 散热器的功能 基本要求和分类 散热器的选用 各种散热器的特点 散热器的计算 本章的难点和重点 散热器的实际设计选用 第二章供暖系统的散热设备 散热设备的作用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 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 第二章供暖系统的散热设备 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 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 第一节散热器 散热器的功能将供暖系统的热媒 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1 热工性能方面的要求2 经济方面的要求3 安装使用和工艺方面的要求4 卫生和美观方面的要求5 使用寿命的要求 对散热器的基本要求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 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 对散热器的基本要求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 按共构造形式 主要分为柱型 翼型 管型 平板型等 一 铸铁散热器 铸铁散热器的特点优点 结构简单 防腐性好 使用寿命长以及热稳定性好的 缺点 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 二 柱型散热器 一 翼型散热器 翼型散热器分类 1 圆翼型 圆冀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 一 翼型散热器 2 长翼型 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 一 翼型散热器 翼型散热器的特点 制造工艺简单 长翼型的造价也较低 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 因而日前不少设计单位 趋向不选用这种散热器 二 柱型散热器 柱型散热器的组成 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 P33二柱型散热器和四柱型散热器 柱型散热器有带脚不带脚的两种片型 便于落地或挂墙安装 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 TZ4 5 5 8 TZ4 6 5 8 TZ4 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600mm 5表示最高工作压力0 5MPa 二 柱型散热器 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 二 柱型散热器 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 国内散热器标准给出的规格尺寸见表2 1 三 钢制柱型散热器其构造与铸铁柱型散热器相似 每片也有几个中空立柱 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 二 钢制散热器 二 钢制散热器 四 扁管型散热器组成 它是采用52 11 1 5 宽 高 厚 的水通路扁管叠加焊接在一起 型散热器外形尺是以52mm为基数 形成三种高度规格 4l6mm 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 结构形式 单板 双板 单板带对流片和双板带对流片四种结构形式 钢制散热器与铸铁散热器相比 具有的特点 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 3W kg 左右 2 耐压强度高 铸铁散热器的承压能力一般Pb 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 钢制散热器与铸铁散热器相比 具有的特点 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 制散热其高度较低 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 6 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 钢制散热器与铸铁散热器相比 具有的特点 三 光面管 排管 散热器 它是 种最简易的散热器 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 四 其它类型散热器 铝制散热器重量轻 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 外型上应采用措施以提高气对流散热量 陶瓷散热器混凝土板内嵌钢管的散热器型式塑料散热器 三 散热器的选用 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 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 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 二 散热器内热媒平均温度tpj 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 见第下章 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 二 散热器内热媒平均温度tpj 2 在蒸汽供暖系统中 当蒸汽表压力小于等于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 散热器传热系数K值的物理概念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 K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 散热器的制造情况 如采用的材料 几何尺寸 结构形式 表面喷涂等因素 散热器的使用条件 如使用的热媒 温度 流量 室内空气温度及流速 安装方式及组合片数等因素 所以难以用理论的数学模型表征出各种因素对散热器K值的影响 只有通过实验方法确定 三 散热器传热系数K 问题 影响散热器传热系数和散热量的最主要因素是什么 为什么 四 散热器传热系数K的修正系数 散热器传热系数和散热量值是在一定条件下通过实验测得的 式 2 1 中的 1 2 3都是考虑散热器的实际使用条件与测定实验条件不同 而对K或Q值 亦即对散热器面积F引入的修正系数 1 散热器组装片数修正