摘要：
       測試銅鋁復(fù)合散熱器在片數(shù)增加和高度增加情況下的阻力變化，并分析其原因。測試多組板型散熱器的阻力，分析其阻力變化特點。綜合分析影響散熱器阻力的因素，并提出降低散熱器阻力的一般性解決辦法。

　　1、引言
       1998年5月14日，"推廣應(yīng)用住宅建設(shè)新技術(shù)新產(chǎn)品"由建設(shè)部發(fā)布，在文件種提出“依據(jù)節(jié)能的要求，積極發(fā)展節(jié)能輕型散熱器，提高散熱器的金屬熱強度值、散熱效率。注重散熱器的功能使用與裝飾效果的統(tǒng)一，增強散熱器的裝飾性"。此后，隨著技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，各種新產(chǎn)品諸如銅鋁、鑄鋁等復(fù)合散熱器、鋼制柱式和板式以及鋁制防腐等各種各樣、風(fēng)格各異的散熱器接踵而至。
       然而卻也將因此付出“代價”，由于“美”的需要，散熱器便變的搖曳“多姿”起來，“多姿”便意味著更多的彎頭；而為了滿足晾掛的需要，鋼管散熱器的管也變的苗條了許多，小水道帶來的散熱器內(nèi)部橫豎水道的連接口變的更加小，兩個因素相加，直接帶來的是流速的上升與局部阻力的增加，散熱器總體阻力的增加也就必然了。由此而引起了一些在設(shè)計、安裝中應(yīng)注意的新問題，而這些問題目前還沒有引起足夠的重視：
　　1) 以前所用的諸如鑄鐵散熱器，其阻力系數(shù)較小，設(shè)計時室內(nèi)采暖系統(tǒng)資用壓頭一般采用1～1.5米水柱，使用新型的散熱器后，這樣的資用壓頭是否還合理；
　　2) 如果在原來用鑄鐵散熱器的采暖系統(tǒng)中用戶自己用上述新型散熱器來替換鑄鐵散熱器，由于新型散熱器的阻力較大，將會造成替換后散熱量降低而導(dǎo)致室內(nèi)采暖效果達(dá)不到要求；
　　3) 目前新建住宅基本上是具有共用立管的室內(nèi)雙管系統(tǒng)，有的用戶為了美觀，往往把衛(wèi)生間的散熱器更換為浴室專用的散熱器。由于浴室用散熱器與臥室、客廳的散熱器不是同一型號，阻力系數(shù)差別較大，也容易造成衛(wèi)生間過熱或溫度達(dá)不到要求。
       因此有必要研究目前這些新型散熱器的阻力大小以及其基本規(guī)律，以對采暖系統(tǒng)的設(shè)計、散熱器制造提供一些參考依據(jù)。

　　2、散熱器阻力實驗
　　散熱器阻力定義：散熱器的阻力是指散熱器進口對出口之間散熱器本體的阻力。
　　散熱器的流阻特性是指在設(shè)定的各水流量下散熱器按實際測量方法所得的阻力系數(shù)所反映的一種特性。本測定中，設(shè)定流量為100，150，200，250，300，350，400，450，500kg/h共9種工況。測定散熱器阻力用測定散熱器進出口處壓差的方法進行。如圖所示異側(cè)上進下出連接方式，由于散熱器與連接管的連接處E、F流動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，不合乎測壓條件。因此在散熱器進出口處分別連接必要的平直段管，平直管采用的是長度約為3m、內(nèi)徑20.6mm的鍍鋅圓管，由于平直管段上流動特性穩(wěn)定，可保證壓力測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。按照設(shè)計要求在平直管上確定測壓采樣點A、B、C和D等4個點，并保證A、B間的距離ΔLA-B，C、E間的距離ΔLC-E，F(xiàn)、D間的距離ΔLF-D相同，即ΔLA-B ＝ΔLC-E ＝ΔLF-D。這樣，由于連接管直徑相同、流量相同，從而保證ΔPA-B ＝ΔPC-E ＝ΔPF-D。實測中得到A、B兩點的壓差ΔPA-B和C、D兩點的壓差ΔPC-D，但實際上要得到的散熱器的阻力是ΔPE-F，從圖可以看到，散熱器的阻力為ΔPE-F = ΔPC-D - 2ΔPA-B。
　　通過散熱器的水流量，用轉(zhuǎn)子流量計和質(zhì)量法來測量。在測得流量后，根據(jù)管段直徑就可計算出管內(nèi)流速v。這樣，散熱器的局部阻力系數(shù)為：
　　式中: ΔPE-F為散熱器進口、出口之間的水頭損失，m；
　　ξ為局部阻力系數(shù)，無量綱；
       v為測壓口處流體的流速，m/s
       g為重力加速度，9.8m/s2

       3、實驗結(jié)果及分析
       3.1 散熱器阻力總括
　　圖2 各類散熱器阻力系數(shù)變化圖
　　從圖2中很清楚地可以發(fā)現(xiàn)，對一般散熱器而言，當(dāng)散熱器的流量大于250kg/h以后，散熱器的局部阻力系數(shù)基本上保持平衡，換言之，此時散熱器局部阻力構(gòu)件進入了紊流粗糙區(qū)，此時，阻力系數(shù)基本上只和管壁條件有關(guān)，而與散熱器內(nèi)水流速的大小基本無關(guān)，趨于穩(wěn)定。
       從上面各組散熱器阻力大小關(guān)系，也可以看出：在同等流量下，管徑小的、串聯(lián)的、連接口小的，阻力相對大些，這些是符合流體力學(xué)一般規(guī)律的。
       3.2 銅鋁復(fù)合散熱器阻力變化探究
       3.2.1 銅鋁復(fù)合散熱器阻力在片數(shù)增加時的變化規(guī)律
圖3 銅鋁復(fù)合散熱器阻力流量圖
       由上圖得出在同等流量下，散熱器的阻力ΔPE-F為4柱>6柱>8柱>10柱，而阻力系數(shù)ξ隨著片數(shù)有所變化，但變化量極小，可以近似認(rèn)為阻力系數(shù)ξ與片數(shù)無關(guān)。下面簡單作一下分析。
       整個散熱器的阻力主要由兩部分組成，一是橫水道極其與豎水道連接處的阻力，另一就是豎水道的阻力。隨著片數(shù)的增加，如果每片的流量保持不變的話，阻力顯然是增加的，但在定流量情況下，由于，片數(shù)增加，便使得每一片的流量降低，流速也相應(yīng)降低，由ΔPE-F＝ξ，因為管道特性本身沒有發(fā)生變化，所以阻力系數(shù)變化不大，而阻力關(guān)系與流速關(guān)系呈二次方的關(guān)系發(fā)生變化，而片數(shù)的增加，對一個并聯(lián)系統(tǒng)來說，反而會降低整個散熱器的阻力，因而從4柱開始發(fā)生在柱數(shù)增加的情況下，散熱器整體阻力發(fā)生下降的趨勢是符合上面理論分析的。

　　3.2.2 銅鋁復(fù)合散熱器阻力在連接方式改變時的變化規(guī)律
       表1 連接方式變化阻力系數(shù)ξ比較表
       設(shè)總流量為G，則對于下進下出的散熱器來說，其中一管流量為G，另三管平均流量為G/3，而對于同側(cè)上進下出來說，每管的平均流量僅為G/4，如圖4、5所示。即對組成散熱器管阻的豎水道部分來說，采用同側(cè)上進下出的連接方式的阻力要遠(yuǎn)小于下進下出的連接方式。

　　4、散熱器阻力變化探究結(jié)論及建議
       新型散熱器，雖然增加了功能使用與裝飾效果的統(tǒng)一，增強了散熱器的裝飾性，但其阻力問題卻必須引起重視。特別是鋼制散熱器中的搭接焊散熱器，必須注意在其搭接口上下功夫，增加橫豎水管之間的連接口尺寸，宜采用平面搭接的方法。
       減小散熱器及供熱系統(tǒng)阻力可以從以下幾方面考慮：
       1) 在供熱系統(tǒng)設(shè)計時，盡量減少串聯(lián)設(shè)計，特別減少鋼制搭接焊散熱器、鋼制板型散熱器等大阻力散熱器的直接串聯(lián)；
       2) 做好橫水管的連接口，盡量讓其與系統(tǒng)管道配套，減少因管道突然縮小而帶來的損失；
       3) 做好散熱器散熱量、阻力、材料使用量之間的協(xié)調(diào)工作，加大管徑意味著更多的材料，但同時由于有更多的流體與散熱器壁面接觸，加快了熱量傳遞的速度，這需要在實際使用中做好協(xié)調(diào)工作。