散熱器面積及片數(shù)的計算方法

/NUMPAGES12散熱器面積及片數(shù)的計算方法工程一：室內(nèi)熱水供暖工程施工模塊三：散熱器施工安裝單元2散熱器的計算1-3-2-1散熱器面積及片數(shù)的計算方法1.計算散熱器的散熱面積供暖房間的散熱器向房間供應(yīng)熱量以補(bǔ)償房間的熱損失。根據(jù)熱平衡原理，散熱器的散熱量應(yīng)等于房間的供暖設(shè)計熱負(fù)荷。散熱器散熱面積的計算公式為（2-1-2）式中F——散熱器的散熱面積（m2）；Q——散熱器的散熱量（W）；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——供暖室內(nèi)計算溫度（℃）；β1——散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；β2——散熱器連接形式修正系數(shù)；β3——散熱器安裝形式修正系數(shù)。2.確定散熱器的傳熱系數(shù)K散熱器的傳熱系數(shù)K是表示當(dāng)散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj與室內(nèi)空氣溫度tn的差為1℃時，每1m2散熱面積單位時間放出的熱量。選用散熱器時希望散熱器的傳熱系數(shù)越大越好。影響散熱器傳熱系數(shù)的最主要因素是散熱器內(nèi)熱媒平均溫度與室內(nèi)空氣溫度的差值Δtpj。另外散熱器的材質(zhì)、幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式、表面噴涂、熱媒種類、溫度、流量、室內(nèi)空氣溫度、散熱器的安裝方式、片數(shù)等條件都將影響傳熱系數(shù)的大小。因而無法用理論推導(dǎo)求出各種散熱器的傳熱系數(shù)值，只能通過實驗方法確定。國際化規(guī)范組織（ISO）規(guī)定：確定散熱器的傳熱系數(shù)K值的實驗，應(yīng)在一個長×寬×高為（4±0.2）m×（4±0.2）m×（2.8±0.2）m的封閉小室內(nèi)，保證室溫恒定下進(jìn)行，散熱器應(yīng)無遮擋，敞開設(shè)置。通過實驗方法可得到散熱器傳熱系數(shù)公式K=a（Δtpj）b=a（tpj-tn）b（2-1-3式中K——在實驗條件下，散熱器的傳熱系數(shù)[W/（m2·℃）]；a、b——由實驗確定的系數(shù)，取決于散熱器的類型和安裝方式；Δtpj——散熱器內(nèi)熱媒與室內(nèi)空氣的平均溫差，Δtpj=tpj–tn。從上式可以看出散熱器內(nèi)熱媒平均溫度與室內(nèi)空氣溫差Δtpj越大，散熱器的傳熱系數(shù)K值就越大，傳熱量就越多。附錄9給出了各種不同類型鑄鐵散熱器傳熱系數(shù)的公式。應(yīng)用這些公式時，需要確定散熱器內(nèi)的熱媒平均溫度tpj。3.確定散熱器內(nèi)熱媒平均溫度散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj應(yīng)根據(jù)熱媒種類（熱水或蒸汽）和系統(tǒng)形式確定。熱水供暖系統(tǒng)tpj=（2-1-4）式中tpj——散熱器內(nèi)熱媒平均溫度（℃）；tj——散熱器的進(jìn)水溫度（℃）；tc——散熱器的出水溫度（℃）。對于雙管熱水供暖系統(tǒng)，各組散熱器是并聯(lián)關(guān)系，散熱器的進(jìn)出口水溫可分別按系統(tǒng)的供、回水溫度確定，例如，低溫?zé)崴┡到y(tǒng)，供水溫度95℃，回水溫度70℃，熱媒平均溫度為tpj=℃=82.5℃對于單管熱水供暖系統(tǒng)，各組散熱器是串聯(lián)關(guān)系，因水溫沿流向逐層降低，需確定各管段的混合水溫之后逐一確定各組散熱器的進(jìn)、出口溫度[見公式（1-1-7）]，進(jìn)而求出散熱器內(nèi)熱媒平均溫度。公式（1-1-7）也適用于水平單管系統(tǒng)各管段水溫的計算。計算出各管段水溫后，就可以計算散熱器內(nèi)熱媒的平均溫度。蒸汽供暖系統(tǒng)，當(dāng)蒸汽壓力p≤30kPa(表壓)時，tpj取100℃；當(dāng)蒸汽壓力p>30kPa（表壓）時，tpj取與散熱器進(jìn)口蒸汽壓力相對應(yīng)的飽和溫度。4.確定散熱器傳熱系數(shù)的修正系數(shù)散熱器傳熱系數(shù)的計算公式是在特定條件下通過實驗確定的，如果實際使用條件與測定條件不相符，就需要對傳熱系數(shù)K進(jìn)行修正。（1）組裝片數(shù)修正系數(shù)β1實驗測定散熱器的傳熱系數(shù)時，柱型散熱器是以10片為一組進(jìn)行實驗的，在實際使用過程中單片散熱器是組對成組的，各相鄰片之間彼此吸收輻射熱，熱量不能全部散出去，只有兩端散熱器的外側(cè)表面才能把絕大部分輻射熱量傳給室內(nèi)，這減少了向房間的輻射熱量。因此組裝片數(shù)超過10片后，相互吸收輻射熱的面積占總面積的比例會增加，散熱器單位面積的平均散熱量會減少，傳熱系數(shù)K值也會隨之減少，需要修正K值，增加散熱面積。反之，片數(shù)少于6片后，散熱器單位面積的平均散熱量會增加，K值也會增加，需要減少散熱面積。散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)β1見表2-1-1。表2-1-1散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)β1（2）連接形式修正系數(shù)β2實驗測定散熱器傳熱系數(shù)時，散熱器與支管的連接形式為同側(cè)上進(jìn)下出，這種連接形式散熱器外表面的平均溫度最高，散熱器散熱量最多。如果采用表2-1-2所列的其他連接形式，散熱器外表面平均溫度會明顯降低，tpj也遠(yuǎn)比同側(cè)上進(jìn)下出連接形式低，傳熱系數(shù)K也會減小，因此需要對傳熱系數(shù)進(jìn)行修正，取β2>1，增加其散熱面積。表2-1-2列出了不同連接形式時，散熱器傳熱系數(shù)的修正系數(shù)β2。表2-1-2散熱器連接形式修正系數(shù)β2（3）安裝形式修正系數(shù)β3實驗確定傳熱系數(shù)K時，是在散熱器完全敞開，沒有任何遮擋的情況下測定的。如果實際安裝形式發(fā)生變化，有時會增加散熱器的散熱量（如散熱器外加對流罩）；有時會減少散熱量（如加裝遮擋罩板）。因此需要考慮對散熱器傳熱系數(shù)K進(jìn)行修正。表2-1-3列出了散熱器安裝形式修正系數(shù)β3。其實質(zhì)是在不同安裝形式下對散熱器散熱面積進(jìn)行修正。另外，實驗表明：在一定的連接方式和安裝形式下，通過散熱器的流量對某些形式散熱器的K值和Q值有一定的影響；散熱器表面采用不同的涂料時，對K值和Q值有影響；蒸汽供暖系統(tǒng)中，蒸汽散熱器的傳熱系數(shù)K值要高于熱水散熱器的K值?？筛鶕?jù)具體條件，查閱有關(guān)資料確定散熱器的傳熱系數(shù)K值。表2-1-3散熱器安裝形式修正系數(shù)β35.計算散熱器的片數(shù)或長度散熱器的片數(shù)或長度n=（2-1-５）式中n——散熱器的片數(shù)或長度（片或m）；F——所需散熱器的散熱面積（m2）；F——每片或每m散熱器的散熱面積（m2/片或m2/m），可查附錄9確定。實際設(shè)置時，散熱器每組片數(shù)或長度只能取整數(shù)?！豆┡L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，柱型散熱器面積可比計算值小0.1m2，翼型或其他散熱器的散熱面積可比計算值小5%。另外，鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，粗柱型（M—132）不易超過20片；細(xì)柱型不易超過25片；長翼型不易超過7片。4.【能力訓(xùn)練】試計算圖2-1-８所示立管各組散熱器的面積及片數(shù)。已知條件：每組散熱器的熱負(fù)荷已標(biāo)于圖中，單位為W。系統(tǒng)供水溫度95℃，回水溫度70℃。選用二柱M－132型散熱器，裝在墻龕內(nèi)，上部距窗臺板100mm。供暖室內(nèi)計算溫度tn=18℃?！窘狻坑嬎悴襟E：（1）計算各立管管段的水溫由公式（1-1-7）圖2-1-8t1=tg-=95-=88.19℃t2=95-=82.45℃t3=95-=76.71℃（2）計算各組散熱器的熱媒平均溫度tpjtpj4==92℃tpj3==85℃tpj2==80℃tpj1==73℃（3）計算散熱器的傳熱系數(shù)K查附錄9，M－132型散熱器傳熱系數(shù)的計算公式為K=2.426Δtpj0.286，所以K4=2.426×（92-18）0.286=8.31W/（m2·℃）K3=2.426×（85-18）0.286=8.08W/（m2·℃）K2=2.426×（80-18）0.286=7.90W/（m2·℃）K1=2.426×（73-18）0.286=7.65W/（m2·℃）（4）計算散熱器面積F用公式（2-1-2）計算四層：先假設(shè)片數(shù)修正系數(shù)β1=1.0，查表2-1-2，同側(cè)上進(jìn)下出連接形式修正系數(shù)β2=1.0；查表2-1-3，該散熱器安裝形式修正系數(shù)β3=1.06，則F4=F３=F2=F1=（5）計算散熱器的片數(shù)ｎ查附錄9，M—132型散熱器每片面積f=0.24m2/片，由公式（2-1-５）得n4=片查表2-1-1，片數(shù)修正系數(shù)β1=1.0510.75片×1.05=12.29片0.29片×0.24㎡/片=0.07m2＜0.1m2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.