学文网摘 要：介绍了暖气散热器的结构型式及换热原理, 分析了暖气散热器采暖传热过程及传热温差。分析结果表明安装这种热能转换器会不同程度地破坏供热系统，并且会消耗热能，影响其他用户的取暖效果。
关键词：暖气换热器器；换热原理；传热温差；危害
引言
“不耗电、不耗气，依靠暖气热水零费用‘制造’热水”――随着供暖季节的开始，一种叫做“暖气换热器”的商品开始悄然走俏。暖气和热水器的有效组合，不用专门的安装供暖系统，既可以取暖与供热水两用。自来水的进回水过程不与暖气水混合，保质自来水的干净度可食用。多路供热水，可用来洗漱，洗澡，洗菜，洗碗、洗衣等。随时一开就有热水，而且水温可以随时调节。利用优质紫铜管和高强度不锈钢管作为换热材料，热交换迅速，水温高，而且安全耐用。只要有暖气和循环自来水，就有用不完的生活热水。
1 换热原理
换热器筒体外两端有暖气进、出水和自来水进、出水安装口，筒体内装自来水，暖气热水通过筒体内的盘管把筒体的自来水加热；内部两端有两个分水装置，它能使自来水缓慢地注入换热器筒体，冷热水均匀分开，同时又把热水推出筒体，使之达到使用效果［1］。
1.1 间壁两侧流体的传热过程
传热过程的组成：传热过程一般包括串联着的三个环节组成，即：
（1）热流体 壁面高温侧；
（2）壁面高温侧 壁面低温侧；
（3）壁面低温侧 冷流体。
1.2 圆筒壁的定态热传导
如***2所示，热量由管内壁面向管外壁而定态传导，考察厚度为dr的薄层，由傅里叶定律［2］有：
Q=-λAdt/dδ=-λ2πrldtdr(1-1)
整理得：Q=2πl(t1-t2)1/λlnr2r1(1-2)
改写之：
Q=2πl(t1-t2)δ/λrm=Amt1-t2δ/λ=Δtδ/(λAm)(1-3)
式中δ＝r1-r2为圆筒壁厚，rm=r1-r2lnr2r1为半径的对数平均值，Am=A1-A2lnA2A1为面积的对数平均值，当圆筒壁面的半径较大且其厚度较薄时，即r2/r1
比较式(1-1)、(1-2)和(1-3)可知，圆筒壁的热阻为:R=lnr2r12πlλ=δλAm。
若管壁有垢层，则可视为多层圆筒壁，可得多层圆筒壁热流量公式为：Q=ΔtiδiλiAmi=ΔtRi或Q=Δti12nlλlnri+1ri=ΔtRi（i=1,2,…）i为圆筒壁的层数。
由于多层圆筒壁各层热流量均相等且等于总过程的热流量，而多层圆筒壁传热面积沿传热方向发生变化，所以各层的面积热流量不相同。
3 传热过程平均温度研究
3.1 温度的计算
冷、热流体通过间壁换热是一个“对流―传导―对流”的串联过程。对稳态传热过程，各串联环节速率必然相等。单位时间热流体传给冷流体热量Q与传热面积A及两流体的温度差t成正比，即：
Q=KAΔt=Δt1KA(3-1)
式中：Q―传热速率，W；
K―传热总系数，W/（m2•K）；
A―传热面积，m2；
t―温度差，K。
在实际计算中，由于热流体在传热过程中温度是逐渐降低的，冷流体则是逐渐升高的，热流体主体与冷流体主体的温度差t在不断变化，因而计算中多使用平均温度差tm,故（3-1）可写成：
Q=KAtm(3-2)
3.2 传热过程的平均温度差
在传热过程中，冷、热流体温度差沿换热器壁面的分布情况，决定了整个换热过程的温度差。定态变温传热时，换热器间壁一侧流体或两侧流体的温度沿传热面的不同位置发生变化，两流体间的温度差t沿换热器壁面位置也变化，且与两流体相对流向有关。
冷、热流体在换热器内的相对流向主要有逆流和并流。逆流传热为间壁两侧流体以相反方向流动，并流传热为间壁两侧流体以相同的方向流动。
平均温度差要用冷热流体进出口温度差的对数平均值计算。
即Δtm=Δt1-Δt2lnΔt1Δt2
当t1/t2≤2，可以用算数平均值
Δtm=Δt1-Δt22
代替对数平均值。
并流传热时，冷流体的出口温度t2的极限温度是热流体的出口温度T1，而逆流传热时，冷流体的出口温度t2的极限温度是热流体的进口温度T1，说明并流传热时被加热或冷却流体的出口温度易控制，这对于一些热敏物料的加热或冷却等具有实用意义。
通过计算表明，在相同情况下(K及工艺热负荷Q相同)，逆流传热的平均温度差大于并流传热的平均温度差，这意味着满足相同工艺换热能力要求，采用逆流传热要比并流传热相应减少传热面积或载热体使用量［3］。
4 危 害
在使用换热器加热自来水时，势必会降低采暖系统中的热水温度，并导致室内温度降低［4］。如果一个小区内安装换热器的用户过多，整体的供热效果就会受到牵连。另外，换热器内的管道经热水反复冲刷，很容易产生破裂，并导致供暖系统中的高压热水进入低压自来水管网，而暖气水中添有化学药品，人一旦饮用了这种水必然会影响健康。
5 结 论
为保证整个管网的供热安全，对在室内供热设施上加装小型换热器、水嘴、水箱等影响供热质量的设施，应主动进行拆除。
参考文献
［1］戚家人,暖气换热器.baike.省略/view/2174818.htm.2010-10-31
［2］杨世铭,陶文铨.传热学(第三版). 北京:高等教育出版社,1998.
［3］周晓晴,孙锦.安换热器“蹭暖”属违规！且容易造成管道破裂,潍坊新闻网.2010-11-16
［4］吴珊.影响他人取暖 暖气换热器不可取.阳泉晚报.09-12-30
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