發(fā)布時(shí)間：2017-01-05 08:17

第1章緒論

1.1引言
對(duì)全世界而言，不可再生能源的儲(chǔ)量中，煤炭相對(duì)豐富而石油天然氣則相對(duì)不足。中國(guó)是一個(gè)煤炭使用大國(guó)，我國(guó)現(xiàn)今住宅的采暖年煤耗量指標(biāo)28kg/㎡·an。在我國(guó)的北京天津等地區(qū)的冬季建筑物采暖的能耗量大約占同時(shí)期全地區(qū)總能耗的40%，而在更高維度的東北等地區(qū)所占比例更高。由于我國(guó)人口基數(shù)大，生活水平的提高，對(duì)于冬季采暖的能耗是非常龐大的。綜合考慮多種因素，只有煤炭的比較適合的能源材料，因此在中國(guó)采用煤炭作為基本能源是一種必然，而非偶然。中國(guó)的城市集中供熱可以追溯到50年代，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索和努力，現(xiàn)在我國(guó)城市集中供熱方面取得了顯著地成果，為提高能源利用率，減少環(huán)境污染做出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，它還促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，改善和提高了人民大眾的生活質(zhì)量水平。據(jù)可靠資料記載我國(guó)90年代初期的集中供熱面積約2.1億平方米，而在90年代末期集中供熱的面積約達(dá)8.6億平方米。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示我們可以看出在短短10年里，集中供熱的發(fā)展勢(shì)頭相當(dāng)迅猛。同時(shí)，集中供熱的供應(yīng)方向還從三北地區(qū)向南面發(fā)展，普及率由年逐次提高，三北地區(qū)額集中供熱普及率達(dá)30%以上。但由于生產(chǎn)技術(shù)以及裝備水平的限制，仍然存在很多問(wèn)題。散熱器的歷史追溯最早應(yīng)該到1890年左右，其所用的散熱器就是現(xiàn)代散熱器的雛形也就是柱形。但當(dāng)時(shí)由于對(duì)鋼材質(zhì)掌握還不具備，所以都是采用鑄鐵材質(zhì)。隨著時(shí)間的推移到了1900-1920年代，散熱器取暖形式的優(yōu)越性、方便性、舒適性被其廣泛認(rèn)可和使用，但直到1920-1930年代間散熱器才第一次革命性的產(chǎn)出了單柱鋼制散熱器，這就是我們現(xiàn)在所講的——“鋼制柱式散熱器”的最初問(wèn)世。它明顯的提高了生產(chǎn)能力和較大滿足了社會(huì)對(duì)供暖設(shè)備的基本需求。鋼制柱式散熱器主要由走水部分和對(duì)流片組成，其主要是水暖，將水作為熱媒載體，以散熱器鋼材為導(dǎo)體首先作用于空氣加熱然后帶動(dòng)空間溫度上升已達(dá)到取暖目的。鋼制柱式散熱器的散熱效果主要與散熱器內(nèi)部的熱媒溫度和外部空氣溫度以及與空氣接觸的面積還有空氣流速等有關(guān)。所以熱媒來(lái)源的溫度高低也直接和根本上決定和影響散熱器的實(shí)際使用效果。我國(guó)真正引入與生產(chǎn)鋼制柱式散熱器最早在1996年以后，隨著超聲波自動(dòng)焊接(激光焊)工藝的普及和焊接成本降低，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商經(jīng)過(guò)生產(chǎn)設(shè)備改造，技術(shù)整合，大膽采用色彩，運(yùn)用文化底蘊(yùn)和卓越的創(chuàng)造力，以專業(yè)的國(guó)際化設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)造出裝飾性與采暖功能完美結(jié)合的現(xiàn)代鋼質(zhì)柱式散熱器。
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1.2 供暖散熱器產(chǎn)品的現(xiàn)狀
散熱器向室內(nèi)傳遞熱量的主要方式是對(duì)流換熱和輻射換熱。中國(guó)的供暖系統(tǒng)中散熱器是系統(tǒng)中很重要的組成部分，其設(shè)計(jì)理念以及工藝等情況直接影響了其是否節(jié)能，是否對(duì)環(huán)境造成污染。以下是我國(guó)的各式散熱器及其特點(diǎn)：鋼制散熱器在國(guó)內(nèi)流行使用有 30 年的歷史，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在熱工性能好，耐高壓，耐腐蝕，體輕而薄，安裝維修簡(jiǎn)便，裝飾性強(qiáng)等。目前，鋼制散熱器在實(shí)際生產(chǎn)生活中也出現(xiàn)了許多問(wèn)題。例如，部分產(chǎn)品在一定條件下出現(xiàn)了腐蝕，漏水現(xiàn)象，其主要原因在于很難控制水中含氧量。我國(guó)現(xiàn)階段的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中尚沒(méi)有對(duì)于水質(zhì)進(jìn)行具體要求，沒(méi)有一個(gè)明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)按照現(xiàn)在實(shí)行的幾個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有對(duì)鍋爐除氧的要求，因此鋼制散熱器的進(jìn)一步使用還需要更佳完善的社會(huì)體制和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，我國(guó)同歐洲北美等地區(qū)相比，生產(chǎn)流程工藝還相對(duì)落后，因此不斷地改進(jìn)散熱器的生產(chǎn)工藝是我國(guó)現(xiàn)階段亟待解決的問(wèn)題。此外，鋼制散熱器的使用壽命得到保證。鋼制散熱器的使用壽命國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定“住宅的散熱器應(yīng)采用體型緊湊，便于清掃，使用壽命不低于鋼管的形式�！睋Q句話說(shuō)，散熱器的壽命應(yīng)該長(zhǎng)于或等于采暖管道壽命。對(duì)于鋼制散熱器，除了其出廠本身的抗腐蝕性外，用戶的保養(yǎng)也成為一種關(guān)鍵性因素。在我國(guó)的暖通設(shè)計(jì)規(guī)范修訂中要求“采用鋼制散熱器時(shí)，應(yīng)采用閉式系統(tǒng)，并滿足產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求，在非采暖季節(jié)應(yīng)充水保養(yǎng)”在我國(guó)的多個(gè)地區(qū)由于采暖系統(tǒng)在非采暖季沒(méi)有做到充水保養(yǎng)。此外，在蒸汽供暖系統(tǒng)中不應(yīng)采用鋼制散熱器，對(duì)于具有腐蝕性氣體的作業(yè)空間或相對(duì)濕度較大的房間，不應(yīng)設(shè)置鋼制散熱器。 
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第 2 章 圓鋼管柱式散熱器的理論分析與計(jì)算

2.1 圓鋼管柱式散熱器的結(jié)構(gòu)
本文所研究的散熱器是圓鋼管柱式散熱器，其特點(diǎn)為：采暖系統(tǒng)中的主要散熱部件由若干并列的鋼制圓管組成，其金屬熱強(qiáng)度高，在提高經(jīng)意效益的同時(shí)保證了足夠的散熱量。鋼管兩側(cè)分別焊接有兩個(gè)方形立管提供供、回水。另節(jié)點(diǎn)處必須采用焊接這樣既提高了散熱器的承壓能力又使散熱器的整體剛性提高很好的滿足了我國(guó)現(xiàn)階段的標(biāo)準(zhǔn)。
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2.2 圓鋼管柱散熱器的傳熱計(jì)算分析

熱水介質(zhì)的熱量通過(guò)對(duì)流換熱的方式將熱量傳遞給鋼管內(nèi)壁，之后鋼管內(nèi)壁通過(guò)導(dǎo)熱的方式將熱量傳遞到鋼管外壁。而熱量向散熱器外部散發(fā)則是由兩部分構(gòu)成：一部分由鋼管外壁通過(guò)自然對(duì)流的方式向室內(nèi)空氣散發(fā)熱量；另一部分則是通過(guò)和管壁四周物體的輻射換熱進(jìn)行，之后其他物體再通過(guò)對(duì)流換熱和輻射換熱向空氣散發(fā)熱量。

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第3章圓鋼管柱式散熱器的實(shí)驗(yàn)測(cè)試.........54
3.1實(shí)驗(yàn)部分介紹........54
3.1.1實(shí)驗(yàn)裝置........54
3.1.2散熱器樣本的準(zhǔn)備與安裝........55
3.1.3實(shí)驗(yàn)方法........55
3.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的處理........57
3.3實(shí)驗(yàn)誤差分析........60
3.3.1影響實(shí)驗(yàn)造成誤差的因素........60
3.3.2綜合誤差分析60
3.4本章小結(jié)........60
第4章圓鋼管柱式散熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析........61
4.1圓鋼管柱式散熱器的技術(shù)分析........61
4.2圓鋼管柱式散熱器的經(jīng)濟(jì)分析........63
4.3本章小結(jié)........64
第5章結(jié)論與展望........65

第 4 章 圓鋼管柱式散熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

圓鋼管柱式散熱器屬于美觀，，高效，節(jié)能，環(huán)保的產(chǎn)品，其金屬剛性強(qiáng)度大能夠承受外界一定程度上的撞擊，其次其導(dǎo)熱性能良好明顯優(yōu)于鑄鐵式散熱器，散熱效率高。此外在我國(guó)鋼式散熱器已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，其發(fā)展前景廣闊，在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展。較其他類型的產(chǎn)品，列入銅，鋁等造價(jià)昂貴的金屬，鋼制產(chǎn)品更能符合投資者經(jīng)濟(jì)性能的要求。 

4.1 圓鋼管柱式散熱器的技術(shù)分析 
結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段的能源利用情況，冬季采暖是其中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。煤炭的使用加大了對(duì)于環(huán)境的污染以及對(duì)大自然的損壞，如何能高效利用能源是重之又重的艱巨任務(wù)；其次，在我國(guó)目前情況下，分戶計(jì)量措施還未得到有效的完善，這對(duì)于提高人們的節(jié)能環(huán)保意思發(fā)生了阻礙作用；再者，由于我國(guó)目前的供暖水質(zhì)尚無(wú)明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這就使得集中供熱水質(zhì)難以控制，造成了嚴(yán)重的散熱器腐蝕現(xiàn)象。 圓鋼管柱式散熱器其主要不利因素在于其壽命較鑄鐵，鋁合金式等散熱器短。影響其壽命的主要因素在于水質(zhì)對(duì)散熱器的腐蝕。目前我國(guó)沒(méi)有較完善統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于鍋爐直供的采暖系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)服從對(duì)于鍋爐的保護(hù)，按 GB1576-2001[26]，工業(yè)鍋爐水質(zhì)中的有關(guān)規(guī)定采用（PH=10～12，O2≤0.1mg/L 等）；而對(duì)換熱器供熱的采暖系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)按閉式工業(yè)循環(huán)冷卻水的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)采用。
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結(jié)論

本次設(shè)計(jì)中圓鋼管柱式散熱器是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)驗(yàn)樣品的實(shí)際參數(shù)來(lái)進(jìn)行理論計(jì)算，數(shù)值分析，以及實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。但是由于本次設(shè)計(jì)是在理想假設(shè)的情況下計(jì)算的，所以明確以下幾點(diǎn)：
1.  本次設(shè)計(jì)計(jì)算中未考慮散熱器兩立管間的輻射換熱量以及立管與恒管間的輻射換熱，所以 Q 輻射值是偏大的，通過(guò)理論計(jì)算值和實(shí)際檢驗(yàn)值可以看出基本符合該假設(shè)。 
2.  本次設(shè)計(jì)理論計(jì)算是在忽略管道內(nèi)水利不平衡條件下進(jìn)行的，并取各個(gè)管道內(nèi)的流速相同且因檢驗(yàn)時(shí)高位差帶來(lái)的諸多因素互不影響。 
3.  通過(guò)散熱器散熱量的理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量對(duì)比分析可以看出，其誤差居于2%~7%之間。而在其中輻射換熱量對(duì)于整體的誤差分析起到?jīng)Q定性作用。對(duì)于散熱器表面輻射率的選擇過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮輻射率隨著不同的溫度其值發(fā)生很大變化，所以輻射率是不可以忽略的一個(gè)重要因素。 
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號(hào)：234618