采暖散热器背部辐射热损失的研究

论文摘要

采暖散热器作为供暖系统的末端装置,它的节能效果在整个建筑节能中占有重要地位。因此,采暖散热器的节能在业内已引起高度重视。但是对于散热器背部辐射热损失的问题,却没有引起业内人士的重视,很少有人就散热器背部空气间隙的传热情况进行综合研究。尤其是随着各种各样的新型散热器涌入市场,及墙体改革后对这方面没有很好的研究,仅以目前现有的理论已经很难满足建筑节能的要求,为此,很有必要就此类结构的传热情况进行理论研究和分析。本论文从建筑设备节能研究角度出发,围绕空气间隙结构基本传热规律以及工程应用实际问题展开相应研究工作。在研究过程中主要针对市场上几种常见的散热器的结构形式,对相应的空气间隙进行模型简化及理论分析,依据辐射及对流传热理论和实际工程特点,得出散热器辐射热损失的理论计算方法,此间对间隙中自然对流换热的热流方向进行了详细的论述。为了验证理论计算的正确性,本文按照国家标准《采暖散热器散热量测定方法》搭建试验台,并对各种散热器的散热量进行了两种实验方法测试,一是对散热器总的散热量测试,二是对散热器背后放隔热板后的散热量测试;然后对两种测试条件下散热器的散热性能进行比较分析,得出散热器的辐射热损失量,总结出散热器在各种计算温差下辐射热损失率的变化规律,对各种散热器的辐射热损失进行了分析比较。为了进一步说明空气间隙中热流的分布情况,文中对散热器背部空气间隙的热流分布进行了数值仿真模拟。最后详细计算了实验和数值计算的具体误差,并具体分析了实验数据与理论数据计算之间误差的原因。通过理论及实验的研究可以看到,散热器的辐射热损失不容忽视,损失率最高可达到4.7%,且散热器的材质、结构形式、表面涂层颜色以及系统运行条件对热损失的影响也很大。上述研究成果对节能散热器的研发和今后的发展都具有一定的指导意义,对节能建筑中散热器的选择以及散热器的综合评定也有一定的借签意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究课题及相关学术背景概述
• 1.1.1 研究课题简介
• 1.1.2 相关学术背景综述
• 1.2 研究课题的理论与实际意义及目的
• 1.3 研究课题的来源及主要研究内容
• 1.3.1 研究课题的来源
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 传热过程综述与理论分析
• 2.1 散热器与墙体传热问题综述
• 2.1.1 散热器辐射热损失的传热机理
• 2.1.2 传热过程基本构成因素
• 2.1.3 通过空气介质的传热分析
• 2.1.4 直接辐射换热的分析
• 2.2 建筑设备节能领域研究对象传热特性分析
• 2.2.1 边界条件的特点
• 2.2.2 传热过程构成因素的特点
• 2.3 总体研究框架的确定
• 2.4 本章小结
• 第3章 实验原理及试验台设计与数据分析方案
• 3.1 实验原理
• 3.2 实验简介
• 3.2.1 密闭室的要求
• 3.2.2 实验的控制与检测系统
• 3.3 测试散热器样片的准备与安装
• 3.4 实验方法
• 3.5 实验所测的参数
• 3.6 实验测试数据的整理
• 3.6.1 散热器单一工况的散热量
• 3.6.2 散热器与计算温差关系式的整理
• 3.6.3 实验数据处理中相关系数的简介
• 3.7 几点说明
• 3.7.1 温度测量的均匀性布点
• 3.7.2 采暖散热器的散热量
• 3.7.3 换热面积的确定
• 3.8 实验步骤及数据分析方案
• 3.9 本章小结
• 第4章 实验数据分析与总结
• 4.1 实验所测散热器外形的介绍
• 4.2 各种散热器的测试结果
• 4.2.1 灰铸铁柱翼型散热器的测试结果
• 4.2.2 钢制柱式散热器的测试结果
• 4.2.3 钢铝复合柱翼型散热器的测试结果
• 4.2.4 铜铝复合柱翼型散热器的测试结果
• 4.2.5 卫浴散热器的测试结果
• 4.3 实验的测量不确定度
• 4.3.1 测量不确定度的定义与分类
• 4.3.2 用测量不确定度评定测量结果的简化计算方法
• 4.3.3 实验测量不确定度结果
• 4.4 实验数据与理论数据的处理及分析
• 4.4.1 实验数据与理论数据的处理
• 4.4.2 实验测试各种散热器的热工性能曲线
• 4.4.3 各种散热器的辐射热损失
• 4.4.4 数据的总结与分析
• 4.5 数值仿真结果
• 4.5.1 CFD软件简介
• 4.5.2 散热器背部空气间隙自然对流仿真
• 4.6 误差分析
• 4.6.1 实验误差分析
• 4.6.2 数值计算中的假设条件引起的误差
• 4.6.3 误差的综合
• 4.7 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢