【學(xué)員問題】供暖散熱器應(yīng)用研究進(jìn)展分析和主流趨勢(shì)？

　　【解答】隨著我國(guó)供暖空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，供暖設(shè)備的應(yīng)用研究由于受到工作量大且難度高、而資金不足的困擾，落后于新型散熱器的研究開發(fā)。近十年來有關(guān)散熱器應(yīng)用方面的許多問題，日益被設(shè)計(jì)和使用單位重視，研究工作有所開展，研究成果不斷推出。

　　現(xiàn)將已經(jīng)取得的部分進(jìn)展作簡(jiǎn)單的綜合介紹，內(nèi)容以散熱器的應(yīng)用研究而不以新型散熱器開發(fā)為主。

　　1.散熱器表面涂料對(duì)散熱器量的影響

　　美國(guó)早在20年代即已有研究報(bào)道。至80年代，我國(guó)先有哈爾濱建工學(xué)院的試驗(yàn)，后有清華大學(xué)的專題研究。

　　根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)供暖散熱器名稱的界定：部分靠輻射散熱的稱為輻射器（Radiator），幾乎完全靠自然對(duì)流散熱的稱為對(duì)流器（Convector）。對(duì)于輻射器來說，表面黑度將直接影響散熱器的輻射散熱量，因此，散熱器表面涂料的黑度，就顯得十分重要了。但對(duì)于對(duì)流器，這種影響則可忽略。

　　研究結(jié)果表明：對(duì)于柱型、翼型、板型和扁管型散熱器，將傳統(tǒng)的銀粉漆改為任何顏色的非金屬涂料后，可使其標(biāo)準(zhǔn)散熱量比涂銀粉漆時(shí)提高10%以上。這一結(jié)論對(duì)采用傳統(tǒng)涂料銀粉漆的鑄鐵散熱器來說尤其重要，也就是由于這個(gè)原因，規(guī)定鑄鐵散熱器在熱工性能檢測(cè)時(shí)表面為鑄鐵自然狀態(tài)，不得飾以任何涂料。

　　推廣采用百金屬涂料，以達(dá)到節(jié)省所需散熱面積的目的，經(jīng)濟(jì)效益將是十分顯著的；對(duì)于這一點(diǎn)工程設(shè)計(jì)人員若能取得共識(shí)，并在設(shè)計(jì)時(shí)注意落實(shí)，應(yīng)該不難實(shí)現(xiàn)。但至今我國(guó)未能如有的國(guó)家那樣，作為政府行為，明令禁止在散熱器表面涂刷銀粉漆。容忍這種狀況，已經(jīng)并且還在繼續(xù)給我國(guó)資源造成巨大的浪費(fèi)。

　　2.稀土孕育技術(shù)的應(yīng)用

　　由清華大學(xué)與河北省冀縣暖氣片廠合作，研究開發(fā)了稀土孕育灰鑄鐵散熱器。利用稀土孕育技術(shù)，即鑄鐵碳當(dāng)量在4.3%左右，硫磺、磷小于0.1%，錳在0.4～0.8%之間，在熔化鐵水的出爐溫度大于1300℃時(shí)，進(jìn)行稀土處理。稀土孕育可以凈化鐵水中所含的氧、硫等元素，增加材料的致密性和連續(xù)性，并提高鐵水密度和流動(dòng)性，使共晶團(tuán)細(xì)化；這樣既可減薄壁厚，增強(qiáng)材料的抗拉強(qiáng)度約20%，又可改善材料的加工性能，提高產(chǎn)品的成品率。這一技術(shù)的應(yīng)用和推廣，是我國(guó)鑄鐵散熱器工藝革新方面的新進(jìn)步。正確運(yùn)用這一工藝，可以使鑄鐵散熱器具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，承壓能力可達(dá)0.8MPa，其技術(shù)特性已經(jīng)正式列入部頒產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)之中。

　　3.供暖散熱器設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)研究

　　由于中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所主持，清華大學(xué)、哈爾濱建工學(xué)院、中國(guó)建筑科學(xué)研究院空調(diào)所和北京市散熱器廠聯(lián)合完成的《采暖散熱器設(shè)計(jì)參數(shù)的試驗(yàn)研究》，已以通過建設(shè)部組織的鑒定，這是我國(guó)首次利用自己的試驗(yàn)手段，對(duì)國(guó)產(chǎn)各種型式散熱器進(jìn)行的設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)，內(nèi)容包括閉式小室檢測(cè)值與工程設(shè)計(jì)選用值的對(duì)比，各種連接方式、變流量、片數(shù)和涂料等影響的修正，高溫?zé)崦剑�熱水和蒸汽）設(shè)計(jì)參數(shù)確定和阻力系數(shù)。這是一次工作量很大的聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目。本項(xiàng)課題內(nèi)容比較實(shí)用全面，將為我國(guó)供暖工程設(shè)計(jì)選用的各種參數(shù)提供比較科學(xué)的數(shù)據(jù)，標(biāo)志我國(guó)開始結(jié)束長(zhǎng)期以來引用外國(guó)工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的歷史。

　　4.散熱器上進(jìn)上出連接方式

　　從1968年起，這種連接方式的供暖系統(tǒng)即在蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用。據(jù)介紹可以減少散熱器用量的33%，以重量計(jì)可減少管材用量的三分之二，而且運(yùn)行可靠，易于施工。

　　我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行研究并在工程設(shè)計(jì)中試用

　　研究表明，這種連接方式可以用于我國(guó)目前生產(chǎn)的柱型、長(zhǎng)翼型、板型等多種連接方式可以選擇的散熱器，但現(xiàn)行扁管散熱器和閉式串片型散熱器則不宜使用。實(shí)驗(yàn)研究時(shí)還發(fā)現(xiàn)，散熱器上進(jìn)上出連接時(shí)，在流量較小時(shí)，散熱器下部將出現(xiàn)明顯的冷“水袋”，而當(dāng)流量大于某一啟動(dòng)流量時(shí)，散熱器表面溫度立即變得均勻，且無冷死角。這時(shí)的熱量幾乎等于該散熱器在上進(jìn)下出連接時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)散熱量值。

　　研究的結(jié)論是，對(duì)于柱（10片）和長(zhǎng)翼型（3片）散熱器，工程設(shè)計(jì)時(shí)的啟動(dòng)流量約為500kg/h.這種連接方式，對(duì)于大面積房間內(nèi)采用的水平串聯(lián)系統(tǒng)，且有很大的實(shí)用價(jià)值。

　　5.鋼制散熱器耐蝕性研究

　　由中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)采暖散熱器研究所和中國(guó)科技大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的項(xiàng)目《國(guó)產(chǎn)鋼制散熱器耐蝕性研究》，已經(jīng)作為重點(diǎn)研究課題由建設(shè)部立項(xiàng)。從階段性研究報(bào)告提供的初步結(jié)論可知：

　�、僭谒�質(zhì)方面，供暖熱水中的溶解氧是形成腐蝕的主要因素，充水保養(yǎng)、采取除氧措施或加緩蝕劑，都是必要的。

　�、阡撝粕�熱器腐蝕失效與散熱器型式有關(guān)，依腐蝕造成損害的順序，一般是柱型→板型→扁管型→串片型。其早期（幾天至幾個(gè)月）失效的主要原因在生產(chǎn)廠，問題產(chǎn)生在制造工藝之中。散熱器成型工藝，變形拉伸過大，最易出現(xiàn)針狀空孔腐蝕，這是造成腐蝕失重試驗(yàn)表明，縫隙腐蝕發(fā)生于一定范圍的縫隙之中，控制散熱器加中時(shí)的縫隙大小，也是防止腐蝕發(fā)生的重要措施之一。所以，從工藝入手，早期失效是可以避免的。

　�、蹜�(yīng)該推薦采用散熱器專用型號(hào)的鋼制薄板；設(shè)計(jì)出正確的加工工藝規(guī)程；利用高科技手段，合理進(jìn)行板型散熱器的型式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　�、懿扇⊥苛匣虮砻嫣幚淼姆椒ǎ�解決散熱器內(nèi)防腐，在當(dāng)前不失為一種手段，也是可取的；但需要實(shí)踐考驗(yàn)，注意經(jīng)濟(jì)合理性。

　　近幾年來，北京市散熱器廠、黑龍江機(jī)械工業(yè)研究所、河南省沈丘建材廠、山西省文水縣鳳凰散熱器廠、安徽利辛縣水暖設(shè)備廠和吉林省工具鍛造廠等單位，經(jīng)過努力摸索研究和吸收先進(jìn)技術(shù)，分別采用滲氨技術(shù)、陰極電滬涂料技術(shù)、熱浸鋁、熱浸鋅和內(nèi)防腐涂料等手段，對(duì)鋼制散熱器進(jìn)行防腐處理，經(jīng)三年實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)，其短期有效性是可以肯定的。

　　6.散熱器標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)值與設(shè)計(jì)選用值的對(duì)比

　　這是自我國(guó)按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)建立散熱器熱工性能實(shí)驗(yàn)室并實(shí)施檢測(cè)以來引起各個(gè)有關(guān)方面、尤其是設(shè)計(jì)人員關(guān)注的一個(gè)問題。關(guān)于將檢測(cè)值換算為工程設(shè)計(jì)值的問題，哈爾濱建工學(xué)院于1990年曾在實(shí)際房間內(nèi)進(jìn)行了專門的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如下：

　　散熱器實(shí)際房間的散熱器比標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)值的提高率（%）

　　型式四柱M-132長(zhǎng)翼鋼柱板型鋼串片

　　提高率13.510.67.010.66.48.4

　　盡管對(duì)實(shí)際房間散熱量大于閉式小室檢測(cè)值，以及上表所列數(shù)值差異的原因，還未及研究分析，作出科學(xué)的解釋，但實(shí)際房間內(nèi)散熱器的散熱量大于閉式小室檢測(cè)結(jié)果，已可以肯定。據(jù)所掌握的資料，國(guó)外一些企業(yè)在介紹產(chǎn)品性能時(shí)，公開用文字說明將閉式小室檢測(cè)值乘以大于1的數(shù)，作為向用戶提供的散熱數(shù)據(jù)；同樣，國(guó)內(nèi)一些設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)選用散熱器時(shí)，已經(jīng)采取了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)給以大于1的修正，也證明了這一點(diǎn)。

　　7.新材質(zhì)散熱器的研制與開發(fā)

　　目前，主要有鋁制品和塑料制品。國(guó)內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)的鋁制散熱器中，由航天部3267工廠利用壓力鑄造生產(chǎn)的鋁制輻射對(duì)流型散熱器，是一種仿意大利產(chǎn)品，其工藝性好，外型美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，重量很輕，是國(guó)內(nèi)可以稱之為具有裝飾功能的高檔次鑄造散熱器，但其工藝難度高，因而售價(jià)也高；鋁制扁管散熱器采用鋁合金擠壓7015型扁管組合，經(jīng)氬弧焊接制成扁管型或百面型，產(chǎn)品體輕而用，適宜在潮濕環(huán)境中工作，已由山東生產(chǎn)；還有一種由天津和四川等地生產(chǎn)的，利用兩張薄鋁板興覆處理，壓延結(jié)合后，經(jīng)吹脹形成水道，制成“吹脹式”散熱器，這是一種體重更輕的鋁制超薄型家用散熱器，壁厚僅為0.8mm，承壓0.2MPa，散熱器外形為600×1000mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)散熱量超過100W；但產(chǎn)品抗沖擊性和整體剛屬于勻較差，在型式設(shè)計(jì)上還需完善。

　　塑料散熱器在西安、北京、山東和浙江等地，均已進(jìn)行研制。據(jù)了解，利用導(dǎo)熱塑料或聚丙烯改性增強(qiáng)塑料的散熱器已在試制中，型式有肋片型、管柱型和柱型，這種產(chǎn)品外觀好，光滑潤(rùn)澤，耐腐蝕且體重較輕，成本僅及同型鋼制產(chǎn)品的一半，但由于其材質(zhì)導(dǎo)熱性能變化，散熱能力約比同型號(hào)鋼制散熱器低13～20%，在供暖溫度下耐壓能力較低，甚至有的在供暖溫度下塑料變形過大，散熱器工作時(shí)出現(xiàn)塌腰變形或接口漏水，使用壽命和安全性還需提高。

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。