散熱器技術(shù)管理論文范本

　　摘要：銅鋁(或鋼鋁)復合柱翼型散熱器是內銅(或鋼)外鋁的新型散熱器，其容水部件為銅(或鋼)管，管外的散熱部件為鋁合金翼型管。它充分發(fā)揮不同金屬材料各自在搞腐蝕或易加工成形等方面的優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足我國現代建筑對散熱器的要求。本文將對該型散熱器的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題作一探討，對產(chǎn)品的基本構造和技術(shù)特點(diǎn)作必要的分析，并對工程選用要點(diǎn)作必要的闡述，為這一產(chǎn)品的工程設計選用和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一些參考。

　　關(guān)鍵詞：銅鋁復合柱翼散熱器

　　1概述

　　我國是一個(gè)幅員遼闊、人口眾多的發(fā)展中國家，建設任務(wù)巨大，年需采暖散熱器約為3.0億片，具有世界上得天獨厚的巨大市場(chǎng)。幾十年來(lái)，我國的散熱器生產(chǎn)取得了很大的進(jìn)展，改變了鑄鐵散熱器一統天下的局面。但是，由于我國發(fā)展過(guò)程中一些自身條件的局限性，雖然在采暖熱媒方面推行了集中熱水供暖，但熱媒本身的水質(zhì)、含氧量及失水（補水）量卻難以有效地控制，熱媒水的含氧量過(guò)高是導致鋼制散熱器腐蝕的主要因素，當然還有材料、加工、維護等方面的原因。以薄鋼板為原料制造的散熱器腐蝕問(wèn)題最為嚴重。其后出現的鋁合金散熱器，雖有較強的搞氧腐蝕能力，但抗感性腐蝕能力差，適于Ph=5～8.5的供暖水質(zhì)中使用。但供暖水質(zhì)多是取決于鋼制鍋爐的水質(zhì)標準，Ph=10～12（換熱器系統水的Ph=8.5）。所以在前些年中鋁制散熱器的堿性腐蝕問(wèn)題也嚴重地暴露出來(lái)，致使散熱器市場(chǎng)又回到以鑄鐵為主的狀況。便是，時(shí)代是前進(jìn)的，隨著(zhù)建筑標準和水平的提高，相應要求有適應配套的建筑設備，以及供熱由福利制進(jìn)入市場(chǎng)而成為商品，而計量和控制水平的提高領(lǐng)帶于較精密的設備和儀表，這些都是目前生產(chǎn)的內腔粘砂過(guò)多的鑄鐵散熱器難以適應的�；�于上述情況，銅鋁（或鋼鋁）散熱器應運而生，其基本構造形式，一是橫管結構的銅管鋁片對流散熱器，有條形、箱形及無(wú)外罩的閉式折邊三種形式；另一是豎式柱翼型結構，以銅管（或鋼管）為容水部件、而以鋁合金翼型管為散熱部件組合而成的銅鋁（或鋼鋁）復合柱翼型散熱器。后者以其安全可靠、輕薄美新的姿態(tài)問(wèn)世后非常引人注目，并且以其自身的潛質(zhì)，預計將成為新世紀我國在量發(fā)展的新品種，成為有中國特色的代表性產(chǎn)品。

　　2銅鋁（或鋼鋁）復合柱翼型散熱器的基本構造及技術(shù)分析

　　2．1基本構造

　　如圖1所示：1、2分別為上、下聯(lián)箱，為較大口徑的薄壁銅管或標準鋼管（按水口焊接要求尺寸選定，G3/4水口時(shí)聯(lián)箱直徑可選用DN40），兩端分別焊進(jìn)、出水管口（5、6）（水口內管螺紋一般用G3/4，也有G1）及排氣閥座（7）；。為通水立管，為較小口徑的薄壁銅管或標準鋼管（一般DN15～25），其上、下兩端分別下上、下聯(lián)箱（1、2）焊接；4為鋁制散熱翼管，與立管（3）套裝后脹接，達到兩者緊密結合，保證傳熱良好。一組散熱器的柱數按訂貨要求決定。組焊完畢后經(jīng)試壓、表面處理（噴漆或噴塑）和包裝后出廠(chǎng)。

　　圖1構造示意圖

　　從圖1可以看出，本產(chǎn)品的容積水部件為1、2、3（主件）及5、6、7（配件），當為銅鋁結構時(shí)這些部件均為銅質(zhì)；當為鋼鋁結構時(shí)，這些部件相應為鋼質(zhì)（碳鋼或不銹鋼）

　　2．2技術(shù)分析

　　2．2．1耐腐蝕能力：

　　目前，對散熱器使用壽命的基本要求是等同于采暖系統所用焊接鋼管的使用壽命。對于銅鋁結構的散熱器而言，由于容水部件全為銅材，其耐腐蝕能力大大高于鋼材，可以適應常見(jiàn)的各類(lèi)供暖水質(zhì)的要求，按GB50050-95《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》的要求，"碳鋼管壁的年腐蝕率應小于0.125mm/a，銅、銅合金及不銹鋼管壁的年腐蝕率應小于0.005mm/a",可以看出，銅管的耐蝕率為碳鋼管的25倍，亦即壁厚為0.5mm的銅管其耐腐蝕年限即相當于12.5mm壁厚的鋼管，顯然能滿(mǎn)足前述的散熱器使用年限的要求。不銹鋼結構的散熱器也能達到這樣的效果（參見(jiàn)本文4.1節）。

　　對于鋼鋁結構的散熱器，其所用鋼管有標準的普通焊接鋼管及普通無(wú)縫鋼管兩種。前者最小壁厚為2.7mm，管材本身就是采暖系統所用的管材；后者在選用時(shí)可選用壁厚2.5mm以上的管材，基本等同于普通焊接鋼管的壁厚，也可以保證散熱器的使用年限要求。

　　2．2．2承壓能力：由于該型產(chǎn)品的容水部件（即承壓部件）均為標準的銅管或鋼管，按相應國家標準的規定，生產(chǎn)散熱器所用的管材，其出廠(chǎng)試驗壓力增可達到2.0MPa以上（詳見(jiàn)本文第4.1節），而散熱器的工作壓力一般定為1.0MPa，試驗壓力1.5MPa。所以只要能保證焊接質(zhì)量，就能保證整個(gè)散熱器的承壓要求，能夠安全使用。

　　2．2．3熱工性能：本型散熱器的散熱功能基本由鋁制翼型管承擔，上下聯(lián)箱占較少部分�？梢猿浞职l(fā)揮鋁合金易擠壓成形的優(yōu)點(diǎn)，根據熱工及美觀(guān)造型要求，加工成各種開(kāi)頭及尺寸，然后通過(guò)與銅（或鋼）立管的脹接，達到緊密結合，減小熱阻，保證傳熱良好。

　　2．2．4使用情況：該型產(chǎn)品的內、外表面光潔，對內不會(huì )造成熱媒水的污染或含砂，有利于精密度較高的設備和儀表的正常工作；對外可提高產(chǎn)品的美觀(guān)程度和檔次。且其散熱器寬度可大大減小。綜合說(shuō)業(yè)，可以達到"安全可靠、輕薄美新"的基本要求。

　　3鋁制翼形散熱管的管形分析

　　3．1基本要求：該散熱器所用鋁合金翼形管的管型，與已有的鋁制散熱器基本相同。但由于內襯銅管（或鋼管）及脹管的需要，翼型管的內孔（立柱）只能采用圓形，不宜用矩形，形成圓形管柱外設翅片的形式。圓管柱內徑必須與內襯管管材有合理的配合公差，既能保證串管時(shí)沒(méi)有困難，又要保證內襯管的脹管量不是太大。一般的脹管量在0.4～0.6mm的范圍內，且能使鋁翼管微脹，達到緊密結合。鋁翼形管的斷面形狀及翅片設置，要符合下述基本要求。

　　3．1．1圓形管柱內孔直徑須與所用襯管（銅管或鋼管）配合。

　　3．1．2斷面尺寸的寬度決定了整個(gè)散熱器的厚度，應與上下聯(lián)箱的尺寸結合考慮，保證散熱器存放、運輸、使用時(shí)翼片不受操作。翼管斷面的長(cháng)度決定了組成散熱器時(shí)的柱距（片長(cháng)），應考慮到工程選用的方便及散熱器選用時(shí)散熱量配片級差的要求。

　　3．1．3翼管外設翅片的高度（具體翅片外沿到中心管壁的距離）不要太大，以不超過(guò)60mm為宜，保證合理的傳熱溫差（具有最佳數值需要深入研究）。多個(gè)翅片的設置要充分滿(mǎn)足強化傳熱的要求，保證熱氣流暢通以及清掃的可能。翅片外端不能尖銳，最好作成"T"形，以防人體碰傷。

　　3．1．4翅片及中心圓形管柱的壁厚應盡可能薄，以節省材料。希望翅片的厚度為0.5～0.6mm，以使散熱器的金屬熱強度達到較高水平，這對今后的發(fā)展是有利的。

　　3．2斷面形狀：鋁制翼管的管形，大致分開(kāi)式、閉式、混合式三種。

　　"a"為閉式結構，優(yōu)點(diǎn)是以翅片形成自然對流的空氣通道，利用煙囪效應增強換熱效果。"b"為開(kāi)式結構，優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)加大換熱面積增加單柱散熱器的散熱量，同時(shí)也可取得較高的金屬熱強度、節省材料。"c"為混合式結構。它綜合閉式與開(kāi)式的某些特點(diǎn)，形成在造型、熱工及安裝使用各方面有自己特點(diǎn)的翼管斷面形狀。

　　對于翼管斷面尺寸的控制，翼形管斷面尺寸中的B亦即為散熱器的厚度，參照已有鋁制散熱器標準的要求，一般為50～60mm；片長(cháng)L（亦等于兩片散熱器的中心距）的取值要考慮兩片組合間隙，并且為了選用及安裝的方面，凡是取整數（cm）。

　　如圖2所示：L=L1+C，L1為鋁翼管橫斷面的長(cháng)度；C為組合間隙，一般為5～10mm�；�于翼管加工、熱工及已有各種散熱器的尺寸情況，片長(cháng)L多在60～100mm的范圍。鋁翼形管的設置高度，主考慮立管（3）與上、下聯(lián)箱（1、2）焊接的方便及空氣流通的暢順。鋁翼管上、下兩端面分別與上、下聯(lián)箱外沿的距離，一般為10～15mm。對于頂部設裝飾罩的產(chǎn)品，裝飾罩的設計要保證熱工要求，使氣流通順、不降低散熱效果。

　　圖2鋁制翼形管管形示意圖

　�。╝）閉式；（b）形式；（c）混合式

　　4銅鋁（或鋼鋁）柱翼型散熱器的承壓能力及熱工性能

　　4.1強度：由于該型散熱器的容水部件主要是標準銅管或鋼管，對應本類(lèi)散熱器制造時(shí)常用的管材規格，按標準規定的出廠(chǎng)試驗壓力均可超過(guò)散熱器的承壓要求。所以，只要嚴格按標準選定管材，就能保證散熱器的承壓能力，只要把焊接質(zhì)量搞好即可。鋼鋁結構的散熱器所用的變通焊接鋼管、冷軋無(wú)縫風(fēng)管及不銹鋼出廠(chǎng)試驗壓力見(jiàn)表1；對于銅鋁結構的產(chǎn)品，其所用的紫銅管，代號為T(mén)2，T3。上、下聯(lián)箱由于鉆孔的需要，須用硬質(zhì)銅管（以Y表示）：立水道用半硬質(zhì)銅管（以Y2表示），一般可由銅管廠(chǎng)定尺供貨。壁厚根據預定的管子直徑及工作壓力按表2及表3選定。

　　幾種標準鋼管的技術(shù)參數表1普通焊接鋼管冷卻無(wú)縫鋼管冷卻不銹鋼無(wú)縫管

　　DN外徑

　�。╩m）壁厚

　�。╩m）單重

　�。╧g/m）外徑壁厚單重外徑壁厚范圍散熱器用壁厚范圍

　　MmIn

　　103/817.02.250.82142.00.59150.5～3.50.5～1.5

　　151/221.32.751.26222.51.20170.5～4.00.5～1.5

　　203/426.82.751.63272.51.51220.5～4.50.5～1.5

　　25133.53.252.42322.51.82270.5～6.00.5～1.5

　　321.2542.33.253.13383.02.69340.5～7.00.5～2.0

　　401.548.03.53.84453.03.11450.5～7.00.5～2.0

　　50260.03.54.88573.04.00500.5～9.00.5～2.0

　　1．壁厚偏差-15%～12%

　　2．出廠(chǎng)水壓試驗2.0MPa

　　出廠(chǎng)試驗壓力P=20S·t/E(MPa)D為外徑，mm,t壁厚，mm，s為屈服點(diǎn)強度的60%[如為10號鋼則R=0.6×3.4=2.04(MPa)]

　　出廠(chǎng)試驗壓力P=20S·t/E(MPa)S為允許應力，取鋼號搞拉強度的40%。T為壁厚，mm

　　散熱器常用銅管的技術(shù)標準

　�。ㄕ�自GB/T1527-1997，銅及銅合金拉制管）表2

　　牌號狀態(tài)外徑（mm）壁厚（mm）液壓試驗壓力（MPa）T2、T3

　　TP2、TP2硬（Y）3～3600．5～10

　　D為外徑（mm），t為壁厚（mm），

　　S為允許應力（純銅為41.2MPa）

　　半硬（Y2）3～1000．5～10

　　軟（M）3～3600．5～10

　　常用銅管出廠(chǎng)試驗壓力計算值（MPa）

　�。ò幢�2所列公式計算得出）表3

　　外徑

　�。╩m）

　　壁厚

　�。╩m）

　　0.50.60.70.80.91.01.1

　　104.295.196.11

　　162.643.193.74

　　192.222.673.13

　　221.912.302.69

　　251.672.022.362.71

　　271.551.862.182.50

　　411.431.631.842.052.26

　　431.361.561.751.952.15

　　451.301.191.671.862.05

　　461.271.451.641.822.10

　　4．2熱工計算

　　這里所說(shuō)的熱工計算，是采用經(jīng)驗的傳熱系數法，目的是作產(chǎn)品分析時(shí)參考。由于計算中所用傳熱系數的數值是根據經(jīng)驗及參考類(lèi)似的其他產(chǎn)品而設定的，所以必然有較大的誤差。產(chǎn)品的真實(shí)熱工性能，一定要采用有關(guān)標準規定的標準試驗臺測試數值。

　　熱工計算是以設定的產(chǎn)品圖紙為依據進(jìn)行的，內容包括散熱量及金屬熱強度。

　　4．2．1散熱面積（F）計算：包括上、下聯(lián)箱、鋁翼管（按翅片的兩面計算面積）及立水管的裸露部分，求出三者全部的外露面積，即為散熱面積，單位為m2。

　　4．2．2單片散熱量（Q）計算：按經(jīng)驗計算公式進(jìn)行（此數只能供概略分析使用）。

　　Q=K·F·Δt(W/片)

　　式中：Q----單片散熱量，W/片；

　　F----單片總散熱面積，按前述計算，m2；

　　Δt----標準傳熱溫差。按我國散熱器有關(guān)標準規定，=64.5℃；

　　K----傳熱系數，為經(jīng)驗估計數值。根據構造相近的散熱器及相關(guān)研究成果設定。

　　本型散熱器的傳熱系數數值多在4.5～5.5的范圍內，翅片面積較小者取大值，翅片面積較大者取小值。

　　單片散熱量的大小，目前無(wú)嚴格限制。就圖2所示的單圓形管柱的產(chǎn)品而言，一柱的散熱量實(shí)際上不可能達到很大的數值。而對產(chǎn)品是否達到標準的判斷，只能按名義散熱量。

　　參照我國即將實(shí)施的鋁制散熱器行業(yè)標準，本型產(chǎn)品在送熱工試驗臺檢測時(shí)，也應按送檢片的組合長(cháng)度為1000+100mm進(jìn)行，這是因為單片的片長(cháng)難以統一。也就是送檢長(cháng)度在900～1100mm的范圍內，一般只要大于或等于900mm即可。測得的散熱量再按長(cháng)度折算為長(cháng)度為1000mm時(shí)的名義散熱量，以此與國家標準規定的名義散熱量數值進(jìn)行對比，看是否滿(mǎn)足了標準的要求。本產(chǎn)品的散熱量，以此與國家標準規定的名義散熱數值進(jìn)行對比，看是否滿(mǎn)足了標準的要求。本產(chǎn)品的散熱量、外形尺寸等與鋁制柱翼型散熱器相同的內容，均應參照鋁制柱翼型散熱器標準執行。至于樣本的編制及工程選用仍可以單柱散熱為基礎進(jìn)行（即為實(shí)測的整組散熱量數值按送檢片柱數的平均值）。不同接管中心距的產(chǎn)品，其長(cháng)度為1000mm時(shí)的名義散熱量可近似的參考表四數值。

　　據此估計一柱（或稱(chēng)片）的單片散熱量可能在90～160W的范圍內，標準對單柱散熱量無(wú)嚴格要求，但必須要保證名義散熱量達標，名義散熱量的計算公式為：

　　單片散熱量的計算公式為

　　式中：Q名義----送檢片折算為長(cháng)度為1000時(shí)的散熱量，W/m；

　　Q實(shí)測----送檢片（實(shí)長(cháng)在1000±100范圍內）實(shí)測的散熱量，W/組；

　　L實(shí)測----送檢片實(shí)際的外形長(cháng)度，mm；

　　n----送檢片實(shí)際的片數（或柱數）（片）；

　　Q片----按整組實(shí)測數值折算的單片（或稱(chēng)單柱）的散熱器量，W/片。

　　鋁制柱翼型散熱器的名義散熱器（JG143-2002）表4項目符號單位參數值

　　同側進(jìn)出口中心距Hmm300400500600700

　　散熱器高度Hmm340440540640740

　　散熱器寬度Bmm50/60

　　組合長(cháng)度LMm400～200

　　名義散熱量

　�。↙=1000mm，Δt=64.5℃）Q名義W/m800/8501070/11401280/13601450/15201600/1680

　　注：散熱量參數值一欄中斜線(xiàn)左側為寬度B=50的數值，右側為B=60的數值。

　　4．2．3單片散熱器重量（Gd）計算：計量時(shí)需將銅（或鋼）管與鋁翼管分別計算。前者可查銅（或鋼）管的技術(shù)標準（最好是實(shí)物稱(chēng)重）；后者可根據計算面積（不是前述的散熱面積，因為翼片的散熱面積是計算了內外兩面的數值）、翼片（及圓形管）設計厚度及金屬密度求出。鋁合金的密度為2.7g/cm3；紫銅為8.5g/cm3；碳鋼為7.8g/cm3。一般在上述計算的基礎上另加10%的其他重（包括組合時(shí)應分擔的配件重量及計算誤差等）。

　　4．2．4金屬熱強度（q）計算：進(jìn)行本項計算的目的是大致分析和判斷所設計的產(chǎn)品在同類(lèi)產(chǎn)品中的熱工技術(shù)水平和金屬耗量的多少。其依據是在保證容積水部件的承壓能力和使用要求及采取強化傳熱措施進(jìn)行設計個(gè)性后的最終產(chǎn)品設計圖。金屬熱強度的物理意義為單位重量的金屬在溫差為1℃時(shí)的標準散熱量，其計算公式為。

　　式中Gd為單片散熱器重量，單位為（kg/片）；其余符號同前。根據已有產(chǎn)品的情況，銅鋁復合柱翼型散熱器的金屬熱強度大致為2.2～2.6W/(kg·℃)；鋼鋁結構柱翼型散熱器約為1.4～1.8W/(kg·℃)。隨著(zhù)鋁翼管管形的進(jìn)一步研究和優(yōu)化，上述數值還有可能更高一些。

　　4．3經(jīng)濟分析：即按選用產(chǎn)品的實(shí)測散熱量和實(shí)銷(xiāo)價(jià)格，求出單位散熱量的熱價(jià)格（元/W）�？梢�10片為一組樣本進(jìn)行計算，最后取平均值，得出單片的價(jià)格。最后再按測得的標準散熱量求出本產(chǎn)品的熱價(jià)格。目前銅鋁柱翼型散熱器的熱價(jià)格大至為0.3元/W上下，與鋁合金散熱器大致相當或略高一點(diǎn)；高于一般的鋼制散熱器（一般為0.2元/W上下），但低于外企或進(jìn)口的鋼制散熱器產(chǎn)品。

　　5工程選用注意事項

　　5．1銅鋁復合柱翼型散熱器，實(shí)為銅骨鋁貌，通水部件全為銅管，能適應我國常用供暖水質(zhì)。生產(chǎn)廠(chǎng)重點(diǎn)把好焊接關(guān)就可保證長(cháng)年使用，工程設計可以放心的選用。

　　5．2應注意廠(chǎng)家提供的產(chǎn)品樣本所列的散熱量是否與送檢樣口測試報告相條例，并要注意產(chǎn)品頂部裝飾罩對散熱量的影響。往往出現在送檢測時(shí)是無(wú)罩，而使用有時(shí)有罩，其散熱量會(huì )有差別。還要注意其名義散熱是否能達到國家建工行業(yè)標準的要求。廠(chǎng)家在標準測試臺測試報告的基礎上，自行增加散熱量并編制樣本的作法是不恰當的。

　　5．3產(chǎn)品的水流阻力，目前多數廠(chǎng)家的樣本中未能提供，今后可要求廠(chǎng)家或有關(guān)部門(mén)提供相應數值。由于銅墻鐵壁管內壁光滑，其實(shí)際水流阻力不會(huì )大于已有的鋼板或鋼管柱型散熱器，可作暫時(shí)的參考。

　　5．4本產(chǎn)品是輕型、薄壁產(chǎn)品，安裝時(shí)要仔細。不能象鑄鐵散熱器那粗放式安裝，要不能上人登踏。由于本產(chǎn)品輕美觀(guān)，無(wú)需加罩暗裝。

　　以上所述，借以與同行探討，并為這一產(chǎn)品的推廣提供一些技術(shù)支持。通過(guò)共同努力，使運一適合我國國情、耐蝕耐用、生產(chǎn)無(wú)污染、熱工性能優(yōu)良、能夠稱(chēng)得上是"安全可靠、輕薄美新"的產(chǎn)品，能推廣生產(chǎn)為建筑提供優(yōu)良的供暖設備，成為新世紀中的新一代產(chǎn)品，擺脫長(cháng)期困擾我們的困難局面，即能促進(jìn)我國采暖散熱器行業(yè)的發(fā)展，又能保證建設工程質(zhì)量，用戶(hù)安居樂(lè )業(yè)，為我國建設事業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。

　　參考文獻

　　1牟靈泉，宋為民，牟冬，再談住宅供暖散熱器的開(kāi)發(fā)，暖通空調，2001年第4期。

　　2牟靈泉，宋萌，我國住宅適用的銅鋁散熱器。

　　第十一屆全國暖通空調技術(shù)信息網(wǎng)論文集。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000

　　3牟靈泉，我國輕型散熱器的發(fā)展。中國暖通空調制冷關(guān)鍵詞·技術(shù)篇，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002。

【散熱器技術(shù)管理論文】相關(guān)文章：

有關(guān)營(yíng)林技術(shù)管理創(chuàng )新的論文12-10

技術(shù)管理標準化論文03-26

坑探技術(shù)管理論文12-04

汽車(chē)維修技術(shù)管理論文11-29

礦山采礦安全技術(shù)管理分析論文12-02

建筑裝飾施工技術(shù)管理策略的論文03-31

林業(yè)信息技術(shù)管理論文03-30

電力運行檢修技術(shù)管理論文11-30

建筑工程信息技術(shù)管理研究論文11-28