第二章-供暖系统的散热设备-第一节

济南铁道职业技术学院教师授课教案20____/20____学年第____学期课程供热工程章节课题§2．1散热器§2．2散热器的计算授课方法讲授所需教具多媒体授课时间月日节月日节月日节授课班级目的要求：1、掌握散热器的组成、类型、特点；2、掌握散热器的面积计算；3、掌握散热器片数的选取。旧知复习：热媒平均温度重点难点：重点：散热器的型号，特点难点：散热器的面积计算方法教学过程：（包括主要教学环节、时间分配）一、复习（5分钟）二、新课1、散热器的基本要求（10分钟）2、铸铁散热器、钢制散热器（30分钟）3、散热器计算公式及含义（20分钟）4、散热器计算例题（20分钟）三、小结及作业（5分钟）课后作业：1、简述铸铁散热器与钢制散热器的区别。2、散热器的修正系数的含义。教学后记：结合多媒体、教学仿真软件及实物，使同学们能较快的理解散热器性能。任课教师教研室主任：郑枫张风琴济南铁道职业技术学院授课教案附页第页任课教师郑枫教研室主任张风琴年月日第二章供暖系统的散热设备散热设备向房间传热的方式主要有下列三种状况：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向房间传热。这种散热设备通称为散热器。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。本章只阐述三种设备：散热器、钢制辐射板和暖风机。第一节散热器散热器的功能是将供暖系统的热媒(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。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，结构尺寸要小，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，按其构造形式，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长期以来得到广泛应用。它具有结构简单，防腐性好，使用寿命长以及热稳定性好的优点；但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。(一)翼型散热器翼型散热器分圆翼型和长翼型两类。1．圆翼型散热器最高工作压力：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)。2．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)。翼型散热器制造工艺简单，长翼型的造价也较低；但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。(二)柱型散热器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。我国目前常用的柱型散热器主要有：二柱、四柱两种类型散热器。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)和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。柱型散热器有带脚和不带脚的两种片型，便于落地或挂墙安装。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、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。(三)钢制柱型散热器其构造与铸铁柱型散热器相似，每片也有几个小空立柱。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。(四)扁管型散热器它是采用52×11×1．5㎜(宽×高×厚)的水通路扁管叠加焊接在一起，扁管型型散热器外形尺寸是以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。钢制散热器与铸铁散热器相比的特点：1．金属耗量少。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。（a）（b）L59127541000（750）213.043×85170±1.5115B（d）BH1HH11341604-16均布（c）H1（a）（b）L59127541000（750）213.043×85170±1.5115B（d）BH1HH11341604-16均布（c）H12．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。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。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。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。，铸铁柱型散热器是目前国内应用最广泛的散热器。光面管（排管）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。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。铸铁柱型和长翼型散热器的工作压力，不应高于0.2MPa(2kgf/c㎡)，铸铁圆翼型散热器，不应高于0．4MPa(4kgf／c㎡)。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、散热面积的计算散热器散热面积F按下式计算：321）（npjttKQF㎡（2-1）式中Q一—散热器的散热量，W；tpj——散热器内热媒平均温度，℃；tn——供暖室内计算温度，℃；K——散热器的传热系数，W/㎡℃；β1——散热器组装片数修正系数；β2一—散热器连接形式修正系数；β3一—散热器安装形式修正系数。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。1．在热水供暖系统中，tpj为散热器进出口水温的算术平均值。tpj=（tsg+tsh）/2℃（2-2）式中tsg——散热器进水温度，℃tsh——散热器出水温度，℃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。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(见第三章)。2．在蒸汽供暖系统中，当蒸汽表压力＜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及其修正系数值散热器传热系数度K值的物理概念，是表示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。它是散热器散热能力强弱的主要标志。1．散热器组装片数修正系数β1柱型散热器是以l0片作为实验组合标淮，整理出K、Q与△t的关系式。2．散热器连接形式修正系数β2：所有散热器传热系数K＝f(△t)和Q＝f(△t)关系式，都是在散热器支管与散热器同侧连接，上进下出的实验状况下整理得出。按上进下出实验公式计算其传热系数K值时，应予以修正，亦即需增加散热而积，以β2＞1值进行修正。3．散热器安装形式修正系数β3：安装在房间内的散热器，可有多种方式，如敞开装置、在壁龛内、或加装遮挡罩板等。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，因而要对K或Q值进行修正。4、散热器表面采用涂料不同，对K值和Q值也有影响。银料(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。5、在蒸汽供暖系统中，蒸汽在散热器内表面凝结放热，散热器表面温度较均匀，在相同的计算热媒平均温度tpj下，蒸汽散热器的传热系数K值要高于热水散热器的K值。、四、散热器片数或长度的确定按式(2—1)确定所需散热器面积后(由于每组片数或总长度未定，现按β1=1计算)，可按下式计算所需散热器的总片数或总长度。n＝F／f(片或m)式中f一每片或每lm长的散热器散热面积，m2／片或m2／m。然后根据每组片数或长度乘以修正系数β1，最后确定散热器面积。五、考虑供暖管道散热量时，散热器散热面积的计算供暖系统的管道敷设，有暗装和明装两种方式。暗装的供暖管道，应用于美观要求高的房间暗装供暖管道的散热量，没有进入房间内，同时进入散热器的水温降低。六、散热器的布置布置散热器时，应注意下列的—些规定：1．散热器一般应安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒服。2．为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。3．散热器—般应明装，布置简单。内部装修要求较高的民用建筑可采用暗装。托儿所和幼儿园应暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。4．在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻室串联连接。两串联散热器之间的串联管直径应与散热器接口直径相同，以便流水畅通。5．在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层或按一定比例分布在下部各层。6．铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：二柱(M132型)——20片；柱型(四柱)——25片；长翼型——7片。七、散热器计算例题[例题2—1]某房间设计热负荷为1600W，室内安装M—132型散热器，散热器明装，上部有窗台板覆盖，散热器距窗台板高度为l50mm。供暖系统为双管上供式。设计供、回水温度为：95℃／70℃，室内供暖管道明装，支管与散热器的连接方式为同侧连接，上进下出，计算散热器面积时，不考虑管道向室内散热的影响。求散热器面积及片数。[解]已知：Q＝1600Ｗ，tpj＝(95+70)／2=82．5℃，tn＝18℃．∆t＝tpj–tn=82.5-18=64．5℃查附录2—1，对M—132型散热器修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定β１＝１．０；散热器连接形式修正系数，查附录２－４，β２＝１．０；散热器安装形式修正系数，查附录２－５，β3＝１．０２；根据式(2—1)