(青島理工大學(xué) 山東 青島 266033)

鋼制散熱器對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的實(shí)用性分析

王滕孫明明

(青島理工大學(xué)山東青島266033)

散熱器俗稱暖氣片，是將集中供暖系統(tǒng)管網(wǎng)中高溫水的熱量傳遞到到室內(nèi)的一種末端裝置，是現(xiàn)階段春、冬季節(jié)生活中不可缺少的組成部分。其材質(zhì)的好壞，性能的高低，外觀的形式，直接關(guān)系到生活使用中的安全性、經(jīng)濟(jì)性和裝飾性等問題。鋼制散熱器的使用可行性是由于我國(guó)現(xiàn)階段的國(guó)情決定的，其主要原因是由以下幾點(diǎn)決定的。

歷史原因：散熱器作為現(xiàn)代城市春、冬季節(jié)采暖的重要設(shè)備，其發(fā)展歷史由來(lái)已久。其最早出現(xiàn)在19世紀(jì)中期的歐洲國(guó)家，其作用除了能夠在冬季能夠采暖外，更是當(dāng)時(shí)歐洲上流貴族顯示社會(huì)地位的一種象征且大貴族們多采用鑄鐵浮雕單柱形式散熱器來(lái)裝飾府邸。20世紀(jì)初期，隨著第一次工業(yè)革命的不斷推展，人們的生產(chǎn)力及生產(chǎn)水平有了極大提高，在許多歌劇院、教堂等地陸續(xù)出現(xiàn)了多柱、鐵柱浮雕類散熱器。在1920年～1930年，單柱鋼制散熱器的出現(xiàn)更是滿足了當(dāng)時(shí)中高層人群的社會(huì)需求。隨著工業(yè)革命的不斷推進(jìn)，普通人民群眾也相繼采用散熱器(多采用多柱鑄鐵散熱器和多柱鋼制散熱器)的采暖方式來(lái)代替燒火取暖，散熱器也在同一時(shí)期在世界傳播開來(lái)。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)格。1950年～1960年出現(xiàn)的銅質(zhì)板式散熱器以散熱量大、外觀簡(jiǎn)潔大方、價(jià)格適中的特點(diǎn)受到當(dāng)時(shí)人們的青睞，成為主流產(chǎn)品。隨之1960年～1980年人們對(duì)于鋁以其傳熱效果好、輕捷、可樹性好等特點(diǎn)更為關(guān)注，希望能以此取代更加昂貴的銅質(zhì)散熱器。但由于水質(zhì)問題的酸堿性無(wú)法得到解決而引起的腐蝕問題，故而在1980年之后散熱器主流又回歸到鋼制。

中國(guó)開展城市集中供熱的時(shí)間較晚，其源頭是從20世紀(jì)50年代中國(guó)向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)先進(jìn)的文化科學(xué)知識(shí)起。供熱技術(shù)(包括供熱的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等)就是當(dāng)時(shí)我國(guó)學(xué)習(xí)的方面之一。我國(guó)大量的科研人才經(jīng)過(guò)不斷的努力、嘔心瀝血，為提高能源利用率、降低環(huán)境污染于1987年終于在之前建設(shè)部頒布的設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上提出了更適合我國(guó)國(guó)情的《采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ19-1987)。2003年又對(duì)該項(xiàng)規(guī)范提出了更為全面的修訂，頒布了《采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范》(參考文獻(xiàn)[1])。其中室外溫度和熱負(fù)荷的確定計(jì)算與先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家相比絲毫不差。20世紀(jì)80年代隨著中國(guó)國(guó)力的增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增加，我國(guó)供熱事業(yè)也在此階段迅猛發(fā)展。我國(guó)國(guó)內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)備以及鋼鐵儲(chǔ)備在世界遙遙領(lǐng)先，在這期間鑄鐵散熱器以其造價(jià)低廉更是風(fēng)靡一時(shí)。1998年我國(guó)正式引入鋼制柱型散熱器，該類散熱器以其散熱性能好、外觀精美、裝飾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐漸出現(xiàn)在人們的眼中。這種散熱器的出現(xiàn)徹底的解決了當(dāng)時(shí)因家居裝飾和鑄鐵散熱器不相協(xié)調(diào)、不美觀的問題。但隨著新型鋼制暖氣片在我國(guó)熱銷，許多棘手的問題逐漸呈現(xiàn)出來(lái)，現(xiàn)階段我國(guó)的采暖系統(tǒng)由于設(shè)備的品質(zhì)問題和管理的不夠完善和規(guī)范，部分采暖系統(tǒng)存在嚴(yán)重的腐蝕問題。這與自身防腐能力相對(duì)較差的普通鋼制暖氣片之間形成一個(gè)難以解決的矛盾。另外，鋼制散熱器逐漸成為我國(guó)北方家庭裝修者可供選著方案之一的同時(shí)，價(jià)格問題也慢慢成為衡量商品選取的重要因數(shù)。為加強(qiáng)鋼制散熱器的防腐能力，2000年，我國(guó)首次采用內(nèi)防腐技術(shù)。大品牌散熱器廠家紛紛開展防腐技術(shù)的研發(fā)，截止目前鋼制散熱器內(nèi)防腐技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其平均使用壽命達(dá)到十年以上。2005年后，銅鋁復(fù)合暖氣片、鋁合金暖氣片等復(fù)合型暖氣片大量投產(chǎn)，它是依據(jù)中國(guó)供暖水質(zhì)及運(yùn)行管理不規(guī)范、鋼制暖氣片常易腐蝕漏水、在中國(guó)特定條件下應(yīng)運(yùn)而生的，也深受廣大用戶的歡迎。不過(guò)目前我國(guó)仍以鋼制散熱器作為主流散熱器，鑄鐵散熱器為輔。

人們對(duì)于散熱器的需求：散熱器其本身就是為人們服務(wù)的，其質(zhì)量的好壞完全取決于社會(huì)生產(chǎn)力以及相應(yīng)的社會(huì)生產(chǎn)關(guān)系。我們一般用以下幾個(gè)方面來(lái)評(píng)判質(zhì)量的好壞：熱工性能、經(jīng)濟(jì)、工藝、安裝使用、美觀、衛(wèi)生、使用壽命等。

1.熱工性能要求。熱工性能是指散熱器在正常運(yùn)行情況下向周圍環(huán)境散發(fā)熱量的能力。而其所散發(fā)的熱量又由對(duì)流換熱量和輻射換熱量?jī)刹糠纸M成。衡量對(duì)流換熱量的指標(biāo)我們稱作對(duì)流換熱系數(shù)，而衡量表面輻射換熱量的指標(biāo)我們稱作表面輻射換熱系數(shù)。因此如何提高散熱器的熱工性能主要可由三部分構(gòu)成：第一就是優(yōu)化外形設(shè)計(jì)提高對(duì)流換熱系數(shù)，第二就是增加散熱器外表面對(duì)流換熱面積，第三，正確使用散熱器涂層及其顏色以增加散熱器外表面輻射率。

2.經(jīng)濟(jì)性要求。衡量散熱器經(jīng)濟(jì)性能主要是看其金屬熱強(qiáng)度值得大小。金屬熱強(qiáng)度是指散熱器內(nèi)熱媒平均溫度與空氣溫度差為1℃時(shí)，每公斤質(zhì)量散熱器單位時(shí)間所散發(fā)的熱量。因此，金屬熱強(qiáng)度越大，散發(fā)同等熱量所耗金屬量越小，經(jīng)濟(jì)性能越好。

3.工藝要求。工藝中在對(duì)散熱器進(jìn)行焊接組裝時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)其進(jìn)行無(wú)縫隙焊接，且焊接處無(wú)明顯凸凹痕跡。同時(shí)散熱器的生產(chǎn)工藝應(yīng)滿足大批量生產(chǎn)的要求。

4.安裝使用要求。參照現(xiàn)代安裝使用規(guī)范。

5.衛(wèi)生要求。散熱器的外表面應(yīng)該光滑不易于積累灰塵，應(yīng)該便于清理。

6.美觀要求

7.使用壽命的要求。影響使用壽命的因素主要在于散熱器的腐蝕問題得不到很好的解決。而影響腐蝕的原因一般有以下兩個(gè)方面：⑴對(duì)于鍋爐直供的采暖系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)服從對(duì)于鍋爐的保護(hù)，按GB1576-2001，工業(yè)鍋爐水質(zhì)中的有關(guān)規(guī)定(PH=10～12，O2≤0.1mg/L等)，而對(duì)換熱器供熱的采暖系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)按閉式工業(yè)循環(huán)冷卻水的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)采用。在停暖狀態(tài)下，主管道內(nèi)存水基本排空，空氣充滿整個(gè)管道空間，管道處于密閉狀態(tài)下，其內(nèi)表面余水難以完全蒸發(fā)，此時(shí)鋼、鐵腐蝕機(jī)理是電化學(xué)腐蝕。⑵在運(yùn)行狀態(tài)下，腐蝕的原因有以下3個(gè)方面：①供暖系統(tǒng)的補(bǔ)充水PH值太小，鋼制散熱器在該環(huán)境下迅速腐蝕。②氧對(duì)于碳鋼有著嚴(yán)重的腐蝕。實(shí)際運(yùn)行中如果一次補(bǔ)水量很大，除氧器無(wú)法達(dá)到除氧所需的溫度(100±1℃)條件，導(dǎo)致溶氧超標(biāo)，從而造成嚴(yán)重的氧腐蝕。③碳鋼表面在大多數(shù)的水質(zhì)中無(wú)法形成有效的保護(hù)膜。保護(hù)膜一般為一層致密的Fe3O4，若可以保持則能較好地抵抗氧腐蝕，但實(shí)際運(yùn)行工況中pH值僅為6.7～7.3，F(xiàn)e3O4保護(hù)膜難以形成，即使在投運(yùn)前進(jìn)行造膜處理，運(yùn)行中仍會(huì)被溶解，主要原因是pH值僅為6.7～7.3時(shí)，水中仍有部分游離的CO2,這部分CO2來(lái)源于水中的碳酸鹽和除氧器低溫運(yùn)行時(shí)溶入的空氣，它不僅破壞氧化膜，而且能直接與鋼鐵反應(yīng)而加速腐蝕。碳鋼在大氣中的腐蝕速率計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式：

M=0.484T+0.701W+0.075H+8.202S-0.022Y-52.67

M-碳鋼大氣腐蝕量，mg/(dm2·d)；

T-地區(qū)氣溫，°C；

W-地區(qū)濕度，%；

H-海鹽粒子量，mg/L；

S-SO2量，mg/(dm2·d)；

Y-降水量，mm。

王滕(1990.05-)，男，漢族，山東省濟(jì)寧市任城區(qū)喻屯鎮(zhèn)白莊村，在讀碩士，青島理工大學(xué)，研究方向散熱器。