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利用传热学在肋片散热的改良 摘要：本文首先从传热学的基本概念出发， 传热学的普适性不仅表现为在能源动力、石油、冶金、化工、交通、建筑建材、机械、食品、 轻工、纺织、医药等传统工业部门中，而且传热学的理论和技术在生产、科学研究等领域也 得到了广泛的应用。 传热学理论的应用解决了决定这些部门生产过程的热工艺技术， 对一些 关键技术的解决起了重要的甚至是决定性的作用。暖气片专用管行业发展很快，但是市场存在的一些问题不容忽视，如市场无序竞争、产品质量下降、创新乏力等。于是如何选择暖气片的肋片，成为了暖气片专用管行业的核心问题。在这里，我们具体研究材料的选择对于肋片散热优化设计的影响。通过对金属与非金属材料的肋片的研究，对材料导热率及材料价钱等方面的综合考虑，我们认为，现用的铝合金型散热器相对来说是比较好的一种散热器，使用范围也很广泛。 在全球经济不景气、国际市场持续低迷的情况下，我国暖气片专用管行业仍然呈现出了企稳回升、发展逐渐向好的良好局面。虽然暖气片专用管行业发展很快，但是市场存在的一些问题不容忽视，如市场无序竞争、产品质量下降、创新乏力等。于是如何选择暖气片的肋片，成为了暖气片专用管行业的核心问题。? 根据傅里叶定律Φ＝-λA(dt/dx)可知，在温差一定的条件下，增大传热量Φ就是增大导热系数λ，而在影响导热系数λ的主要因素中，肋片的材料，密度及形状起着很大的作用。优化肋片散热主要是从这三方面着手，寻求增大肋片散热量的最佳途径。在这里，我们具体研究材料的选择对于肋片散热优化设计的影响。? 一、金属材料? 常用散热器材料中铜、铝、铝合金、镁、钢等，其导热性能依次递减。但是到目前为止.最常用的散热器材料是铝。与其他一些高热导率的材料相比，铝比较便宜，而且比较容易加工。? 以LS-?6-?4?型为例,?已知室温为18℃,?散热器平均壁温80℃,?供水温度95℃,?回水温度70℃,管内水流速0.2?m/s,管内径16?mm,管外径19.2?mm,中心距600?mm,?铝合金的导热系数为λ=?170?W/(m??k).管内水以对流换热方式将热量传给管内壁,内壁以导热方式传给外壁.?外壁一方面以导热传给主肋片及支肋片表面;?另一方面以对流换热方式传给肋片间对流通道中的空气,?空气与散热器表面发生对流换热,?同时和空隙上方的环境空气直接自然对流换热.? 根据理论上的分析计算，可得K=?8.54?(?W/㎡?K)。? ?图1??散热量Q与计算温差ΔT的关系????而运用实验的方法，对重7?kg?的LS-?6-?4?型铝合金散热器异侧连接,?采用上进下出方式,?实验压力为1.2Mpa.?散热器的热量与计算温差 关系为:??????? Q=?5.032?(ΔT?)?1.272?(?W)? ΔT?=?64.5℃???? Q?=?1008.08?(W)?q=?2.23?W/㎡? K’=?8.46?(W/㎡?K?)? 散热量Q?与计算温差ΔT?的关系如图1?所示。Q1?为实际热量,Q2?为理论热量.? 由实验结果及分析数据可知，在一定的误差范围内，理论值K?与实验值?K’可以认为基本相等，不同材料的导热系数λ可根据理论的方法直接计算得出。各种材料的导热系数见下表。? 表一： ? 材料名称?导热系数W/(m??k)?材料名称? 导热系数W/(m??k)? 材料名称?导热系数W/(m??k)?Si?150?黄铜?70??~?石棉? 0.15~0.37?SiO2?7.6?青铜?32??~?玄武岩?2.18?SC?490?纯硅胶?0.35?花岗岩?2.6~3.6?GaAs?46?中密度硅胶?0.17?石蜡?0.12?GaP?77?低密度硅胶?0.12?石油?0.14?LTCC?2?玻璃?0.5~1.0?沥青?0.7? AIN?150?玻璃钢?0.40?纸板?0.06~0.14?Kovar?17.3?泡沫?0.045?铸铁?42~90?钻石?2300?环氧树脂?0.2~2.2?不锈钢?17? 金?317?空气?0.01~0.04?铸铝?138~147?银?429?水蒸气?0.023?PA?0.25?纯铝?237?水?0.5~0.7?PC?0.2? 纯铜?401?木材(纵向)?0.38?PP?0.21~0.26?纯锌?112?木材（横向）?0.14~0.17?PS? 0.08?纯钛?14.63?普通粘土砖?0.7~0.8?软质PVC?0.14?纯铅?35?耐火砖?1.06?硬质PVC?0.17? 纯镍?90?水泥沙?0.9~1.28?橡胶?0.19~0.26?钢?36~54? 瓷砖?1.99? 纯锡?64? 在对铝与其他金属材料采用实验研究后，综合了一些现实因素，最终得出这样的结论：铝合金重量轻,?是铸铁散热器的1/?10,?钢制散热器的1/?4?~?1/?3;?承