導(dǎo)語：散熱器況圖繪制管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要本文首先對(duì)同一散熱器按照不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測(cè)試，并結(jié)合散熱器的實(shí)際使用條件，對(duì)散熱器進(jìn)行了全工況測(cè)試，得出了散熱器熱特性系數(shù)與測(cè)試條件無關(guān)的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上建立熱特性方程，進(jìn)行數(shù)值求解，并利用求解結(jié)果繪制了散熱器全工況圖。利用散熱器全工況圖，設(shè)計(jì)人員可以方便地進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)工況散熱量的換算。

關(guān)鍵詞熱特性系數(shù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)全工況圖

隨著計(jì)量供熱的提出，作為末端設(shè)備的散熱器，既要求能夠提供必要的散熱量以滿足房間熱負(fù)荷需求，又必須能夠適應(yīng)用戶對(duì)室溫調(diào)節(jié)和用熱量控制目的。另一方面，散熱器的設(shè)計(jì)工況常與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況不同，設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)散熱器的標(biāo)準(zhǔn)散熱量進(jìn)行換算。所有這些都要求，對(duì)散熱器的全工況特性有一個(gè)全面的了解。本文在對(duì)散熱器熱特性深入分析的基礎(chǔ)上，得出熱特性系數(shù)與測(cè)試條件無關(guān)的結(jié)論。最后建立散熱器熱特性方程，并繪制散熱器全工況圖。

圖1散熱器熱工測(cè)試系統(tǒng)圖

1-被測(cè)試件；2-低位加熱水箱；3-高位加熱水箱；4-循環(huán)水泵；5-上水；

6-旁流管；7-循環(huán)管；8-流量測(cè)量裝置；9-冷水；10-表冷器；11-風(fēng)機(jī)；

12-電加熱；13-風(fēng)道；14-空氣夾層；15-測(cè)試小室

1散熱器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

散熱器傳熱方程為：

（1）

式中：A、B----散熱器熱特性系數(shù)。

上述系數(shù)A、B是在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試室中得到的。我國(guó)使用的散熱器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有ISO6149-75和GB/T13754-92。此外，世界上許多國(guó)家都制定有自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN4703、美國(guó)I=B=R（美國(guó)鍋爐與散熱器制造商協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)等。ISO3149-75標(biāo)準(zhǔn)的基本原理是采用閉式隔熱冷卻小室，在室溫恒定條件下進(jìn)行散熱器標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。小室與周圍環(huán)境隔熱，被測(cè)試件散熱量由夾層內(nèi)的人工冷源冷卻介質(zhì)逼真，以保證小室的恒溫條件，冷卻夾層和有水冷和風(fēng)冷兩種。所有散熱器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)基本原理都相同，但在具體技術(shù)參數(shù)規(guī)定上有所不同。表1為ISO3149-75標(biāo)準(zhǔn)與GT/T13754-92標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比。

散熱器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)表（1）

項(xiàng)目ISO3149-75GB/T13754-92項(xiàng)目ISO3149-75GB/T13754-92

室溫18℃20℃對(duì)流散熱器89℃/76℃85℃/75℃

輻射散熱器95℃/70℃90℃/70℃

由表1可以看出，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)考慮到人們熱舒適要求的提高和我國(guó)供熱系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際，測(cè)試小室內(nèi)室溫由18℃提高到20℃，標(biāo)定流量時(shí)的供水溫度和供回水溫差均有所降低或減小，如輻射器的標(biāo)定溫差由25℃降為20℃，對(duì)流器的標(biāo)定溫差由12.5℃降為10℃。

為對(duì)比同一散熱器在不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下熱特性的差別，作者對(duì)天津某散熱器廠生產(chǎn)的TLD型對(duì)流散熱器按不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了四組測(cè)試，結(jié)果如下：

不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表（2）

測(cè)試工況195℃/70℃，18℃測(cè)試工況290℃/70℃，20℃

項(xiàng)目單位工況1工況2工況3項(xiàng)目單位工況1工況2工況3

進(jìn)口溫度℃95.1270.8054.99進(jìn)口溫度℃90.0070.256.2

出口溫度℃69.9855.7245.81出口溫度℃70.0057.448.3

基準(zhǔn)室溫℃18.2118.1918.31基準(zhǔn)室溫℃20.1219.720.5

流量kg/h41.8141.7741.92流量kg/h47.1447.247.2

計(jì)算溫差℃64.3345.0732.09計(jì)算溫差℃59.8844.1031.75

散熱量W1222.43732.56447.32散熱量W4096.48702.64433.66

測(cè)試工況389℃/76℃，18℃測(cè)試工況285℃/75℃，20℃

項(xiàng)目單位工況1工況2工況3項(xiàng)目單位工況1工況2工況3

進(jìn)口溫度℃89.1070.5256.2進(jìn)口溫度℃85.1070.8055.4

出口溫度℃76.0061.8750.8出口溫度℃75.0063.5051

基準(zhǔn)室溫℃18.2618.0618.42基準(zhǔn)室溫℃20.1620.3019.91

流量kg/h79.4479.2080.1流量kg/h92.2891.8091.02

計(jì)算溫差℃64.2948.1435.08計(jì)算溫差℃59.8946.8533.29

散熱量W1210.29796.75503.04散熱量W1083.95779.37465.77

將上述結(jié)果匯總于表3和圖2。

圖2散熱量與計(jì)算溫差關(guān)系

由圖2可以看出，四條曲線基本生命，即散熱器在不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下得到的特性系數(shù)A、B基本相同。

不同測(cè)試工況下散熱器特性系數(shù)對(duì)比用表（3）

測(cè)試工況1測(cè)試工況2測(cè)試工況3測(cè)試工況4

室溫（℃）18201820

流量（kg/h）41.8147.1479.4492.28

A值2.97532.76512.90042.984

B值1.44551.46211.44941.4427

2散熱器全工況測(cè)試

由上可知，同一散熱器在不同標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下得到的特性系數(shù)A、B基本一致。但就此得出散熱器特性系數(shù)與測(cè)試條件無關(guān)的結(jié)論還尚欠充分，因?yàn)樯崞鞯臉?biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況與實(shí)際使用條件有很大不同：在標(biāo)準(zhǔn)工況下，無論是散熱器供水溫度，還是流量，其變化范圍均比在使用工況下散熱器實(shí)際的變化范圍要小，而且不論何種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況，特性系數(shù)A、B均是在定流量條件下得出的。這與散熱器的使用工況也有比較大的差別，特別是在計(jì)量供熱系統(tǒng)中，散熱器的變流量調(diào)節(jié)是用戶行為節(jié)能的主要手段。因此，有必要對(duì)散熱器進(jìn)行全工況測(cè)試。為此，作者對(duì)天津某散熱器廠生產(chǎn)的LLD型對(duì)流散熱器進(jìn)行了全工況測(cè)試。其中，流量150～10kg/h；供水溫度90～60℃，結(jié)果見表4、表5、圖6。

流量工況測(cè)試（W）表（4）

流量供水溫度

90℃85℃75℃60℃

150kg/h1311.501197.00977.36665.67

100kg/h1295.451160.20934.93630.56

80kg/h1258.001119.68904.74614.13

50kg/h1174.091050.63835.75568.07

40kg/h1132.111020.90806.41539.19

30kg/h1066.75961.95754.19508.11

20kg/h923.34843.88693.55473.47

10kg/h603.08533.04--

注：1.表中的溫度和流量是歸整后的數(shù)值；

2.散熱器標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試室溫度20℃。

結(jié)果見表5、圖3。

圖2散熱量與計(jì)算溫差關(guān)系

散熱器變流量工況測(cè)試表（5）

供水溫度準(zhǔn)則關(guān)系式相關(guān)度R2供水溫度準(zhǔn)則關(guān)系式相關(guān)度R2

90℃Q=6.8120Δt1.25790.987475℃Q=6.5164Δt1.26120.9882

85℃Q=7.7868Δt1.21960.997460℃Q=5.8016Δt1.29090.9661

由圖3可知，散熱器在全工況測(cè)試條件下仍保持了較好的一致相關(guān)性。

3散熱器熱特性方程

由上分析可和，散熱器熱特性系數(shù)A、B與測(cè)試條件無關(guān)，即無論是在定流量還是變流量工況下，特性系數(shù)A、B只與散熱器自身特性有關(guān)而與測(cè)試條件無關(guān)。這樣，我們便有可能根據(jù)散熱器標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試得到的準(zhǔn)則關(guān)系式進(jìn)行散熱器熱特性方程求解，從而繪制散熱器的全工況選型圖。

散熱器在測(cè)試工況下，存在如下平衡方程：

（2）

（3）

（4）

（5）

式中：Q----散熱量，W；G：流量，kg/h；

tg、th、tn----供、回水溫度及室溫，℃；

t′n----測(cè)試室內(nèi)溫度，一般為20℃或18℃。

式（3-1）～（3-4）即為散熱器在測(cè)試工況下的熱特性方程。

4散熱器全工況圖繪制

一般來說，散熱器產(chǎn)品樣本中給出的散熱量是散熱器在標(biāo)準(zhǔn)工況下的散熱量。當(dāng)供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供回水溫度與標(biāo)準(zhǔn)工況不同時(shí)，就必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)散熱量的換算。同時(shí)，為方便設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員也需要了解散熱器在各種工況下散熱量的變化。為此，繪制散熱器全工況圖十分必要。

對(duì)給定散熱器來說，其特性系統(tǒng)A、B可通過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況來確定，得到A、B即可求解上述熱特性方程，并繪制該散熱器的全工況圖，如圖4。其中，A=5.2914，B=1.317，室溫20℃。圖中，橫坐標(biāo)為散熱器進(jìn)流量，kg/h；縱坐標(biāo)為散熱量，W。放射狀直線為等供回水溫差線，上拋形曲線為等供水溫度線，虛線為等回水溫度線。

圖4散熱器全工況圖（室溫20℃）

圖4中，1為標(biāo)準(zhǔn)工況點(diǎn)，供回水溫度95℃/70℃，溫差25℃，由橫坐標(biāo)可知流量為42kg/h，由縱坐標(biāo)可知散熱量為1220W。當(dāng)供水溫度保持95℃不變，流量增大時(shí)，散熱器工況點(diǎn)將沿95℃供水曲線由1點(diǎn)向2點(diǎn)移動(dòng)，2點(diǎn)從回水溫度為95℃/80℃，溫差15℃，此時(shí)，流量為79kg/h，散熱量為1370W；當(dāng)供回水溫差保持25℃不變時(shí)，隨流量減小，散熱器工況點(diǎn)將沿25℃溫差線由點(diǎn)1向點(diǎn)3移動(dòng)，3點(diǎn)供回水溫度為75℃/50℃，溫差25℃，此時(shí)，流量為26kg/h，散熱量為730W。

由圖4可知，當(dāng)供水溫度不變時(shí)，隨著流量增大，散熱量增加，回水溫度升高，且二者表現(xiàn)為相似的趨勢(shì)，即開始時(shí)增加較快，隨后逐漸減慢并趨于飽和。對(duì)回水溫度來說，其飽和溫度即為相應(yīng)的供水溫度，因此飽和散熱量可表示為：

（6）

全工況圖可作為設(shè)計(jì)時(shí)非標(biāo)準(zhǔn)工況散熱量換算的線算圖，避免設(shè)計(jì)人員進(jìn)行復(fù)雜的公式計(jì)算，也可用作散熱器熱特性分

析。對(duì)于給定散熱器來說，只要已知供水溫度、回水溫度、供回水溫差、流量和散熱量五個(gè)變量中任意兩個(gè)，就可由圖查得其余三個(gè)變量的值。

5結(jié)論

散熱器熱特性系數(shù)A、B是由散熱器自身決定的，與測(cè)試條件無關(guān)。因此，在定流量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下得出的熱特性系數(shù)可用來分析散熱器在變流量工況下的特性，進(jìn)而可以建立散熱器在測(cè)試工況下的熱特性方程，繪制散熱器全工況選型圖。

參考文獻(xiàn)

1采暖散熱器散熱量測(cè)定方法（BG/T13754-92）及（ISO3147-75）

2戈特·摩勒，供暖控制技術(shù)，北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1989.11