艾 鵬

（張家口市維佳工程設(shè)計咨詢有限公司，河北張家口075000）

0 引 言

目前我國采暖工程中常用的散熱器多種多樣.鑄鐵散熱器因使用壽命長，價格低廉等優(yōu)勢，在我國得到廣泛使用.但其有承壓低、不美觀、內(nèi)表面因鑄造問題而易生銹等問題.鋼制散熱器雖然價格便宜，易于加工生產(chǎn)，傳熱性能好，但是散熱器易因氧化而被快速腐蝕.市場上出現(xiàn)的鋁制散熱器導(dǎo)熱性能好，密度小質(zhì)量輕，價格低廉.但因堿水快速腐蝕而限制了其推廣應(yīng)用.

相變散熱器美觀大方，相變傳熱阻力小，不會出現(xiàn)一般散熱器的漏水問題且相變材料與散熱器殼體有很好的相容性［1］，抗腐蝕性能好，對供水水質(zhì)無特殊要求.因此，相變散熱器有良好的市場前景.近年來，我國對相變散熱器的研究集中在相變散熱器的實際應(yīng)用［2，3］，已有相變散熱器的技術(shù)改進［4－6］等方面.本文設(shè)計實驗研究相變散熱器的熱工特性，為工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ).

1 測試研究

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

相變散熱器性能試驗臺系統(tǒng)原理圖見圖1.工藝系統(tǒng)由相變散熱器、循環(huán)水泵、補水泵、電加熱器、溫度控制器（XL－21動力柜）、蓄熱器、定壓水箱和連接管路組成；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成對散熱器壁面溫度、供回水溫度和流量的讀取和控制.包括浮子流量計、精度為0.1℃的銅－康銅熱電偶、精度為0.5℃的網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)采集器（FLUKE 2640A／2645ANetDAQ）和計算機.測試相變散熱器規(guī)格為高1.5m，寬0.06m，共12片一組.

1.2 測點布置

（1）在加熱器的進出口布置測點，用來測量供、回水溫度.

（2）散熱器外壁有13個測點用來測試散熱器表面溫度.

1.3 測試過程

通過供回水測點的熱電偶的讀數(shù)，利用電加熱器及動力柜控制供水溫度.通過觀測流量計來調(diào)節(jié)閥門A控制流量為55L／h.測量供回水溫度分別為30℃（工況1）、40℃（工況1）、50℃（工況2）、60℃（工況3）、70℃（工況4）、80℃（工況5）時，散熱器不同位置不同時刻的溫度.測量完畢后，停止運行各儀器，打開閥門C放水.

1.4 測試結(jié)果

根據(jù)設(shè)定的五個工況，進行實驗方案的設(shè)計，并且在維持環(huán)境溫度基本不變的情況下進行實驗，結(jié)果如下.

圖1 實驗臺系統(tǒng)原理圖

從圖2可以看出，該相變散熱器在供水溫度為38℃時開始相變，散熱器表面溫度開始上升.而且隨著供水溫度的升高，散熱器表面溫度逐漸上升，供水溫度為40℃時，散熱器表面溫度為28.6℃，當(dāng)供水溫度升高至80℃時.散熱器表面溫度升高至48.2℃；且測點1至測點13溫度變化不大，分析其原因主要是液氣相變后，氣體擴散快，導(dǎo)致整個散熱器表面溫度分布均勻.

圖2 不同工況散熱器表面溫度溫度變化

圖3 不同工況下每片散熱器放熱量變化

圖3給出了不同工況下散熱器散熱量隨供水溫度的變化.不同供水溫度下，散熱器散熱量不同，隨著供水溫度的升高散熱量逐漸增大.而且從圖中可以看出，供水溫度40℃－60℃時，散熱量基本呈線性變化，當(dāng)供水溫度達超過60℃時，散熱量急劇增加.

圖4 測點1不同工況散熱器表面溫度隨時間變化

圖5 測點13不同工況散熱器表面溫度隨時間變化

圖4、圖5分別給出了測點1與測點13在不同工況下散熱器表面溫度隨著時間的變化.從圖中可以看出，兩個測點的溫度隨著時間變化不大，表明散熱器散熱均勻、穩(wěn)定.

3 結(jié) 論

根據(jù)測試結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）該型散熱器具有良好的熱傳遞功能.

（2）供水溫度達到38℃時汽化開始，散熱器板面溫度28℃左右.

（3）該散熱器板面溫度分布均勻，最大溫度偏差0.5℃.

（4）隨著供水溫度的升高（40℃－80℃）散熱器的散熱效果顯著提高，供水溫度80℃時，供回水溫差12℃，散熱量達到128W／柱.

測試結(jié)果表明該相變散熱器溫升快，溫度分布均勻、穩(wěn)定，具有良好的應(yīng)用前景.

［1］楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)［M］.北京：高等教育出版社

［2］劉效洲，華賁，耿生斌.真空相變散熱器［J］.中國建設(shè)信息：供熱制冷，2004（10）

［3］燃氣壁爐的好伴侶—真空相變散熱器［J］.新材料新裝飾，2005（01）

［4］張清華.改進的真空相變散熱器［P］.中國專利ZL200520115483.6

［5］李元鼎.一種真空相變散熱器［P］.中國專利ZL200920157370.0

［6］李元鼎.關(guān)于對鋼制相變散熱器的思考、認識及改進實踐［J］.供熱制冷，2004（6）