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所屬欄目:工業設計論文 發布日期:2011-03-05 11:33 熱度:
摘要經過對散熱器的性能指標、冬季采暖影響室溫的幾種因素、散熱器的使用壽命與防腐技術等的分析,便于用戶及設計工作者合理的選擇散熱器。
關鍵詞散熱器性能指標使用壽命防腐技術
散熱器是將熱媒的熱量向室內散發的一種中間介質現已成為生活中不可缺少的組成部分。其質量的優劣,性能的好壞,外觀的華陋,直接關系到使用的安全性,經濟性,裝飾性等問題。因此關注散熱器,就是關注人們的生活質量。
散熱器的選擇及性能指標
下面介紹幾種常見散熱器的性能指標[1],以利于設計工作者(或用戶)判別散熱器的好壞,進而選擇優質散熱器產品。
1、單位散熱量(瓦):是指每米或每片(柱)散熱器在標準工況下的散熱量(瓦)的大小。很顯然在所需散熱量一定的情況下單位散熱量越大,散熱器所需數量就越小。
2、金屬熱強度q(瓦/千克攝氏度):是指散熱器內熱媒的平均溫度與室內空氣溫度相差1度時,每公斤質量的散熱器單位時間所散出的熱量。Q值越大,說明散出同樣的熱量所耗用金屬越少。這個指標可作為同一材質散熱器經濟性的一個指標。對于各種不同材質的散熱器,其經濟性評價標準宜以散熱器的單位散熱量的成本(元/瓦)來衡量。
3、散熱面積F(平方米):這是指散熱器的散熱元件(散熱部分)與室內外空氣相接觸的表面積。肋化系統越高的散熱器,其F值就越大,串片式散熱器的F值是各類產品中最大的。
4、傳熱系數K(瓦/平方米):是指散熱器內熱媒的平均溫度與室內空氣溫度相差1度時,每平方米散熱面積單位時間所散出的熱量。該值與散熱面積的乘積,再乘以標準溫度(64.5度)就是散熱器的額定散熱量。即Q=K*F*64.5,在散熱面積一定的情況下,K值越大,散熱器的散熱量就越大。另外還有一些參數,如散熱器的重量,工作壓力,進出水口中心距,水容量,散熱器的外形尺寸等,都是選擇時應該注意的方面。
冬季采暖影響室溫的幾種因素
由于散熱器是整個采暖系統的終端產品,所以當冬季取暖室溫不夠時,人們往往誤認為室溫低是散熱器不好,其實影響室溫的因素很多,具體分析如下:
1、散熱器散熱量的大小
居室的房型、位置、保溫結構及采暖面積等諸多因素決定需要安裝多大散熱量的散熱器,所以在選擇裝飾性強的散熱器,滿足個性化需求的同時應選擇配置合理的散熱器,使得散熱器的散熱量略大于房間的總耗熱量。
2、散熱器的位置
散熱器下口距地面應大于100mm,宜明裝;散熱器宜安裝在房間的窗下,這樣可以阻止冷輻射和冷空氣的環流,當人們靠近窗戶時,不會明顯感覺有冷空氣侵入;散熱器長度最好等于窗戶的寬度,不宜將窄而高的散熱器安裝于側墻。
3、供暖系統熱媒及循環水量的確定對室溫的影響
現在民用供暖系統中的熱媒多為不超過95℃的熱水,當熱水供暖系統的供回水溫差△t=25℃并配以合理的循環水量,就能達到室溫18℃(2℃偏差)的室溫標準。實踐證明,系統總溫降大于40℃的系統則難以達到室溫的規定標準,而循環水量過小,則達不到規定的熱量效果,循環水量過大,則造成能源的浪費。
4、系統形式的選擇
依據建筑特點,從經濟性和系統穩定性選擇理想的采暖系統,同樣房間,散熱器數量相同,因采取不同的系統形式,可能出現室溫不同。
5、供暖系統的保養除垢
區域供熱循環水中的硬離子會導致鍋爐、換熱器、散熱器、或管道中形成垢,垢的沉積會妨礙鍋爐的正常運行,每1mm垢會造成燃燒消耗增加10%,因此必須對其進行軟化和脫鹽處理,否則將在系統中流速小的地方(散熱器的底部)沉積下來,對散熱器腐蝕是非常嚴重。此外,沉積還造成對熱計量系統干擾。為了保護供熱系統和散熱器,在二次水循環系統和三次水循環系統進行100%的過濾是必要的。
6、熱舒適性的選擇要求
熱舒適簡單的說就是一種環境狀態,在這種狀態下,周圍環境即不過冷也不過熱。隨著人們生活水平的提高,消費觀念的改變越來越重視生活質量,傳統的輻射式散熱器已不能滿足人們的需求,對流輻射式和對流式散熱器應運而生,使房間溫度無冷角,生活更舒適。
7、散熱器外裝修對散熱器散熱的影響。
無論哪種類型的散熱器外裝修或多或少影響散熱器的正常散熱。而外型美觀、無需裝修的散熱器既能美化居室,保證正常散熱,又可以節約裝修費用。散熱器的外裝修不可畫蛇添足。
散熱器的使用壽命與防腐技術
選擇散熱器時除了考慮價格外,主要還要考慮使用壽命。決定散熱器使用壽命的主要客觀因素是金屬的抗腐蝕性能。為降低內腐蝕應對水質提出要求[2],一般鋼制PH=10~12,O2≤0.1mg/L;鋁制PH=5~8;銅制PH=7.5~10為適宜值。銅或不銹鋼散熱器Cl-、SO42-含量分別不大于100mg/L。在供水溫度高于85℃、PH值大于10的連續供暖系統中,不宜采用鋁合金散熱器。
鋼制散熱器的使用對熱媒都有一定要求。為散熱器提供熱源的媒體主要有水和蒸汽,它們所含的氧氣對鋼的腐蝕是目前鋼制散熱器難以解決的大問題。它要求水中含氧量不大于0.1mg/L,盡管提供的散熱器使用的熱水是經過除氧處理的,但由于某種原因大面積的集中供熱方式無法使整個系統密閉,從而導致無法與氧氣隔絕,加之停止供熱之后對系統進行維修時要放空散熱器,這樣,系統的含氧量就超標,氧化腐蝕無法避免。特別是在潮濕狀態下,氧化更加嚴重。
鋁制散熱器,因鋁的特性是氧化迅速,和空氣接觸的一瞬間其表面便氧化,形成一層薄薄的,但很堅固、質密的氧化膜,形成鋁的保護層,避免了向深度氧化。氧化應絲毫不會受影響鋁制散熱器的使用壽命。因此,鋁往往認為是抗氧化最好的材料之一。但是,因為鋁制散熱器怕堿性水腐蝕,它適用水質PH值5-8,(PH值是酸堿度值,當PH=7時為中性)。當作為熱媒的熱水PH>9時,會隨著水溫的升高,腐蝕加劇溫度每升高10℃,腐蝕增加3.5倍,當PH=12,水溫〉70℃時,2mm厚的鋁管一周內就會漏水,因為種種原因鋁的腐蝕不是一層一層的,而是形成無數的原電池,即化學腐蝕,從內壁開始越來越深,直至穿透。此外為保護鍋爐,要保證鍋爐內的水的硬度達到PH9~12,需在水中加添加劑其成分一般為NaCl或Na4PO4。而從鍋爐內輸出這樣的水,一旦進入采暖系統,即會形成對鋁制散熱器的腐蝕,因此鋁制散熱器必須進行內防腐處理。市場上有廠家采取內刷涂料的辦法,收到了一定的效果,但涂層不均的話,出現一個小小的氣泡,就會形成金屬電化學腐蝕,則會使腐蝕速度更快。
目前以銅管代替鋁管的防腐蝕措施被廣泛采用,銅是良好的導熱材料,其耐氧化和堿腐蝕的性能極佳,只是銅是比較貴重的有色金屬,采用它作散熱器,成本稍高。
通過對散熱器的性能指標、冬季采暖影響室溫的幾種因素、散熱器的使用壽命與防腐技術等的分析。目前在散熱器的選擇上優先選擇銅鋁復合對流散熱器,其次是鋼鋁復合散熱器,再次是鋼制或鑄鐵散熱器。
參考文獻:
[1]暖通空調/陸亞俊主編中國建筑工業出版社,2002:33
[2]實用供熱空調設計手冊/陸耀慶主編2版中國建筑工業出版社,2008:398
文章標題:散熱器的選擇趨勢
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