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双铜管铜铝复合柱翼型散热器的结构优化

许冬梅  
【摘要】:铜铝复合柱翼型散热器的散热原理是热水流经铜管时通过导热将热量传递到铝翼管,再由铝翼管翼片加热周围空气。通水部位全部采用紫铜管,以充分发挥铜管耐腐蚀的性能;采用铝翼管翼片,以起到强化散热的作用。与单铜管铜铝复合柱翼型散热器相比,双铜管铜铝复合柱翼型散热器具有以下优点:减少安装扭伤;提高腐蚀余量,延长使用寿命;散热量大,性价比高。铝翼管的形状、尺寸和铝翼片数量是影响铜铝复合柱翼型散热器的散热量的主要因素。优化铝翼管的尺寸和铝翼片数量是提高双铜管铜铝复合柱翼型散热器的散热性能、提高铜管利用效率、节约散热器制造成本的关键问题。 本文从铝翼管翼片的优化入手,建立了双铜管铜铝复合柱翼型散热器数学模型,对散热器散热量进行理论分析。利用该模型分析不同形式散热器的散热量。通过对散热器金属热强度的优化,得出最优结构尺寸。通过对样品的实验测试,得出理论散热量与实验测试结果相对误差≤10%,在允许误差范围内。达到了提高铜管利用率的目的。 另外,本文还对各种散热器采暖房间的温度场、速度场进行了数值模拟。通过对模拟结果的对比分析得出各散热器采暖效果的异同。 本文的研究结果表明:若在建筑面积为100㎡的采暖房间中选用双铜管铜铝复合柱翼型散热器,当铜管价格在3万元/吨时,双铜管铜铝复合柱翼型散热器成本比单铜管下降19%;当铜管价格在6万元/吨时,双铜管铜铝复合柱翼型散热器成本比单铜管下降27%;当铜管价格不超过4万元/吨时,与选用铸铁和钢制散热器价格相当,具有良好的市场前景。


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