河南城院供熱工程課件第2章 供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備

第二章

供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備

主要內(nèi)容：

第一節(jié)散熱器

第二節(jié)散熱器的選擇與計(jì)算

第三節(jié)輻射供暖散熱設(shè)備與暖風(fēng)機(jī)

第四節(jié)散熱器的安裝與養(yǎng)護(hù)

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(nèi)的一種散熱設(shè)備。通過散熱器的散熱，使室內(nèi)的得失熱量達(dá)到平衡，從而維持房間需要的空氣溫度，達(dá)到供暖的目的。散熱器內(nèi)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(nèi)表面一側(cè)是熱媒(如熱水、蒸汽)、外表面一側(cè)是室內(nèi)空氣。當(dāng)熱媒的溫度高于室內(nèi)空氣時(shí)，熱媒所攜帶的熱量就會傳遞給室內(nèi)空氣。散熱器的傳熱過程同外墻傳熱一樣，也是三個(gè)階段：即熱媒通過對流(或蒸汽凝結(jié))把熱量傳遞給散熱器內(nèi)表面，內(nèi)表面通過壁面導(dǎo)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(xué)理論我們知道，散熱器內(nèi)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(jié)換熱，換熱系數(shù)很大內(nèi)壁熱阻很小，另外壁面很薄，金屬導(dǎo)熱系數(shù)又很大，壁面熱阻也很小。而外表面與室內(nèi)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(fù)合傳熱，其中輻射換熱效率較低，故換熱系數(shù)較小，外壁熱阻較大。因此，欲提高散熱器的散熱能力，關(guān)鍵在于減少外表面的熱阻，增強(qiáng)外表面的換熱強(qiáng)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(jù)傳熱學(xué)原理，散熱器的散熱量可由下式計(jì)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(shù)，W／m2.℃，

tpj－散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，℃，

tn－室內(nèi)供暖計(jì)算溫度，℃。二、散熱器的類型

散熱器按照其加工制作材質(zhì)不同，分為鑄鐵型、鋼制型和其它材質(zhì)散熱器。散熱器按其結(jié)構(gòu)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(diǎn)：鑄鐵散熱器是用生鐵澆鑄而成。它具有結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕，使用壽命長、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，長期以來被廣泛應(yīng)用。但其承壓能力低，金屬耗量大，安裝和運(yùn)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(gè)中空的立柱，立柱上下端相互連通，可根據(jù)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(jié)構(gòu)形式分為柱式、扁管式、板式和鋼串片式等數(shù)種。

1、鋼制柱型散熱器：其結(jié)構(gòu)型式和鑄鐵柱型相似，每片也有幾個(gè)中空的立柱，它是用1.5～2.0mm厚的普通冷軋鋼板經(jīng)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(fù)雜，造價(jià)較高，對水質(zhì)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(shù)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度。帶有對流片的扁管散熱器在對流片內(nèi)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(nèi)的作用。鋼制散熱器高度較小，可以適應(yīng)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(dá)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(dá)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(dāng)使用鋼制散熱器時(shí)，熱水供暖系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行除氧，非工作時(shí)要用滿水養(yǎng)護(hù)，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(jì)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(shù)高

2、經(jīng)濟(jì)方面：使用壽命長，成本低。指標(biāo)：金屬熱強(qiáng)度3、具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，價(jià)格便宜散熱器應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和較高的承壓能力，加工制造工藝簡單，價(jià)格便宜，經(jīng)久耐用，散熱器規(guī)格尺寸應(yīng)能適應(yīng)不同類型建筑物的安裝使用要求，散熱器的規(guī)格應(yīng)便于組合成所需要的散熱面積。結(jié)構(gòu)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(nèi)裝飾相協(xié)調(diào)。(二)散熱器的選擇能完全滿足上述要求的散熱器實(shí)際上很難選到。選用時(shí)一定要從實(shí)際出發(fā)，本著經(jīng)濟(jì)、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(jié)構(gòu)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(yīng)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(chǎn)廠房，應(yīng)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(chǎn)廠房或濕度較大的房間，宜選用耐腐蝕的鑄鐵散熱器。

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，熱水供暖系統(tǒng)采用鋼制散熱器時(shí)，應(yīng)采取必要的防腐措施，蒸汽供暖系統(tǒng)不應(yīng)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(jì)算

（一）散熱器的散熱面積（二）K的影響因素

（三）散熱器內(nèi)熱媒平均溫度的確定

散熱器內(nèi)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(jìn)出口溫度相同，可按系統(tǒng)的供回水溫度計(jì)算。

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

2、蒸汽供暖系統(tǒng)

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

n=F/f(片或m)

然后根據(jù)每組片數(shù)或長度乘以修正系數(shù)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(jì)算值小0.1m2(片數(shù)n只能取整數(shù))，翼型和其它散熱器的散熱面積可比計(jì)算值小5％。（五）考慮供暖管道散熱量時(shí)，散熱器散熱面積的計(jì)算供暖系統(tǒng)的管道敷設(shè)，有暗裝和明裝兩種方式。暗裝的供暖管道，應(yīng)用于美觀要求高的房間。暗裝供暖管道的散熱量，沒有進(jìn)入房間內(nèi)，同時(shí)進(jìn)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(shè)計(jì)中要考慮熱水在管道中的冷卻，計(jì)算散熱器面積時(shí)，要用修正系數(shù)β4(β4>1)值予以修正。β4值可查閱一些設(shè)計(jì)手冊。對于明裝于供暖房間內(nèi)的管道，因考慮到全部或部分管道的散熱量會進(jìn)入室內(nèi)，抵消了水冷卻的影響，因而，計(jì)算散熱面積時(shí)，通?？刹豢紤]這個(gè)修正因素。在精確計(jì)算散熱器散熱量的情況下(如民用建筑的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或室內(nèi)溫度要求嚴(yán)格的房間)，應(yīng)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(jì)算：

Qg=fKgl△tηW

（六）散熱器選擇計(jì)算例題例題2－1試計(jì)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(shù)。散熱器選用鑄鐵四柱640型、裝在墻的凹槽內(nèi)，供暖系統(tǒng)供水溫度tg=95℃,回水溫度th=70℃,室內(nèi)計(jì)算溫度tn=18℃。圖中的熱負(fù)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(shù)。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(shè)備

與暖風(fēng)機(jī)

散熱器向室內(nèi)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(shè)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(shè)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(xì)管(作成盤管或排管)打入建筑物的結(jié)構(gòu)(如頂棚、地板及墻面)內(nèi)。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(nèi)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(shè)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(yīng)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(yīng)用于生產(chǎn)廠房和公共建筑的局部區(qū)域或局部工作地點(diǎn)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(jù)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(nèi)，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(nèi)，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(shí)應(yīng)注意選擇合適的角度，一般應(yīng)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(gè)柱子之間，向兩面散熱。三、暖風(fēng)機(jī)

暖風(fēng)機(jī)是由通風(fēng)機(jī)、電動機(jī)及空氣加熱器組合而成的聯(lián)合機(jī)組。在風(fēng)機(jī)作用下，空氣由吸風(fēng)口進(jìn)入機(jī)組，經(jīng)空氣加熱器加熱后，從送風(fēng)口送至室內(nèi)，以維持室內(nèi)要求的溫度

暖風(fēng)機(jī)分為軸流式與離心式兩種，常稱為小型暖風(fēng)機(jī)和大型暖風(fēng)機(jī)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用的熱媒不同，又可分為蒸汽暖風(fēng)機(jī)、熱水暖風(fēng)機(jī)，蒸汽、熱水兩用暖風(fēng)機(jī)以及冷、熱水兩用暖風(fēng)機(jī)等。（一）軸流式暖風(fēng)機(jī)目前國內(nèi)常用的軸流式暖風(fēng)機(jī)主要有蒸汽、熱水兩用的NC型(如圖)和NA暖風(fēng)機(jī)，和冷熱水兩用的S型暖風(fēng)機(jī)。

1-軸流式風(fēng)機(jī)；2-電動機(jī)；3-加熱器；4-百葉片；5-支架軸流式暖風(fēng)機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。但它送出的熱風(fēng)氣流射程短，出口風(fēng)速低。所以它主要用于加熱室內(nèi)再循環(huán)空氣，一般將其懸掛或支架在墻上或柱子上。熱風(fēng)經(jīng)出風(fēng)口處百葉調(diào)節(jié)板，直接吹向工作區(qū)。（二）離心式暖風(fēng)機(jī)離心式大型暖風(fēng)機(jī)主要有蒸汽、熱水兩用的NBL型暖風(fēng)機(jī)(如圖)。離心式暖風(fēng)機(jī)是用于集中輸送大量熱風(fēng)的供暖設(shè)備。由于它配用離心式通風(fēng)機(jī)，有較大的作用壓頭和較高的出口速度，比軸流式暖風(fēng)機(jī)的氣流射程長很多，送風(fēng)量和產(chǎn)熱量大，常用于集中送風(fēng)供暖系統(tǒng)。（三）暖風(fēng)機(jī)的布置在生產(chǎn)廠房內(nèi)布置暖風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮車間的幾何形狀、工作區(qū)域、工藝設(shè)備位置以及暖風(fēng)機(jī)氣流作用范圍等因素。第四節(jié)散熱器的安裝與養(yǎng)護(hù)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(nèi)有效空間和使用面積。散熱器一般布置在房間外墻一側(cè)，有外窗時(shí)應(yīng)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(yīng)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(shè)置散熱器。(二)安裝前的準(zhǔn)備

1、鑄鐵散熱器。應(yīng)以現(xiàn)場組裝為主。因?yàn)槟壳皣a(chǎn)鑄鐵散熱器，多為絲對聯(lián)接，如在生產(chǎn)廠組裝完畢，再經(jīng)長途、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)焦こ贪惭b地點(diǎn)，會因長途顛簸而使接口松動，導(dǎo)致漏水。組裝前應(yīng)按產(chǎn)品樣本要求進(jìn)行外觀檢查及單片試壓，組裝后應(yīng)按產(chǎn)品樣本規(guī)定的試驗(yàn)壓力或工程設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)壓力進(jìn)行整組試壓，合格后方可就位安裝。就位前應(yīng)先刷防銹漆及面漆。

2、鋼制、鋁制散熱器?，F(xiàn)場安裝前也應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品樣本進(jìn)行抽檢或全面檢驗(yàn)。特殊重要的工程或當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢部門有特殊要求時(shí)，還應(yīng)進(jìn)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(chǎn)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(chǎn)品的存放到就位安裝，都應(yīng)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(shí)其專用的托鉤(多用φ16圓鋼鍛制見圖2－27)，應(yīng)埋設(shè)于墻內(nèi)，地面上立地安裝時(shí)，為防止散熱器擺動，在散熱器的上部接口處也應(yīng)適當(dāng)加設(shè)拉鉤。個(gè)別墻壁不允許埋設(shè)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(nèi)，或用膨脹螺栓固定托架。托架或托鉤一般均由散熱器生產(chǎn)廠配套供應(yīng)。散熱器托鉤的數(shù)量及安裝尺寸，隨散熱器品種而異，可按照產(chǎn)品樣本及施工驗(yàn)收規(guī)范或國家或地區(qū)的供暖設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)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(chǎn)品樣本所列的實(shí)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(shí)，散熱器上沿距窗臺板下沿應(yīng)大于l00mm，當(dāng)小于此值時(shí)，再進(jìn)行散熱器數(shù)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(diào)，不能歪斜，影響室內(nèi)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