摘要：
       測試銅鋁復合散熱器在片數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，"推廣應用住宅建設新技術新產品"由建設部發布，在文件種提出“依據節能的要求，積極發展節能輕型散熱器，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一，增強散熱器的裝飾性"。此后，隨著技術的進步和社會經濟的發展，各種新產品諸如銅鋁、鑄鋁等復合散熱器、鋼制柱式和板式以及鋁制防腐等各種各樣、風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計、安裝中應注意的新問題，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，其阻力系數較小，設計時室內采暖系統資用壓頭一般采用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致室內采暖效果達不到要求；
　　3) 目前新建住宅基本上是具有共用立管的室內雙管系統，有的用戶為了美觀，往往把衛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，阻力系數差別較大，也容易造成衛生間過熱或溫度達不到要求。
       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律，以對采暖系統的設計、散熱器制造提供一些參考依據。

　　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定的各水流量下散熱器按實際測量方法所得的阻力系數所反映的一種特性。本測定中，設定流量為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流動處于不穩定狀態，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、內徑20.6mm的鍍鋅圓管，由于平直管段上流動特性穩定，可保證壓力測量數據準確可靠。按照設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、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，用轉子流量計和質量法來測量。在測得流量后，根據管段直徑就可計算出管內流速v。這樣，散熱器的局部阻力系數為：
　　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，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、實驗結果及分析
       3.1 散熱器阻力總括
　　圖2 各類散熱器阻力系數變化圖
　　從圖2中很清楚地可以發現，對一般散熱器而言，當散熱器的流量大于250kg/h以后，散熱器的局部阻力系數基本上保持平衡，換言之，此時散熱器局部阻力構件進入了紊流粗糙區，此時，阻力系數基本上只和管壁條件有關，而與散熱器內水流速的大小基本無關，趨于穩定。
       從上面各組散熱器阻力大小關系，也可以看出：在同等流量下，管徑小的、串聯的、連接口小的，阻力相對大些，這些是符合流體力學一般規律的。
       3.2 銅鋁復合散熱器阻力變化探究
       3.2.1 銅鋁復合散熱器阻力在片數增加時的變化規律
圖3 銅鋁復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ξ隨著片數有所變化，但變化量極小，可以近似認為阻力系數ξ與片數無關。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，片數增加，便使得每一片的流量降低，流速也相應降低，由ΔPE-F＝ξ，因為管道特性本身沒有發生變化，所以阻力系數變化不大，而阻力關系與流速關系呈二次方的關系發生變化，而片數的增加，對一個并聯系統來說，反而會降低整個散熱器的阻力，因而從4柱開始發生在柱數增加的情況下，散熱器整體阻力發生下降的趨勢是符合上面理論分析的。

　　3.2.2 銅鋁復合散熱器阻力在連接方式改變時的變化規律
       表1 連接方式變化阻力系數ξ比較表
       設總流量為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，采用同側上進下出的連接方式的阻力要遠小于下進下出的連接方式。

　　4、散熱器阻力變化探究結論及建議
       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阻力可以從以下幾方面考慮：
       1) 在供熱系統設計時，盡量減少串聯設計，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；
       2) 做好橫水管的連接口，盡量讓其與系統管道配套，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調工作，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調工作。