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《連棟溫室熱水供熱系統(tǒng)散熱管道傳熱系數(shù)的計(jì)算與測(cè)試》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、連棟溫室熱水供熱系統(tǒng)散熱管道傳熱系數(shù)的計(jì)算與測(cè)試日期:2006-4-123:11:24來源:來自網(wǎng)絡(luò)查看:[大中小]作者：未知熱度：1284蔡龍俊，馮哲雋(同濟(jì)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程研究院)?1引言 設(shè)施農(nóng)業(yè)是在人為可控環(huán)境保護(hù)設(shè)施下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前已由簡(jiǎn)易塑料大棚、簡(jiǎn)易溫室發(fā)展到具有人工環(huán)境控制設(shè)施的自動(dòng)化、機(jī)械化程度很高的現(xiàn)代化大型溫室和植物工廠。現(xiàn)代化的大型溫室，通常是占地面積較大的連棟溫室。冬季，為保證溫室內(nèi)作物的正常生長(zhǎng)，溫室內(nèi)需設(shè)置供熱系統(tǒng)，以維持溫室內(nèi)合適的溫度。溫室供熱系統(tǒng)常采用兩種型式。一種是熱水供熱系統(tǒng)，另一種是熱風(fēng)供熱系統(tǒng)。熱水供熱系統(tǒng)常采用散熱管道
2、作為散熱元件，它具有蓄熱量大，熱穩(wěn)定性好，溫室內(nèi)溫度場(chǎng)較均勻等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛采用。散熱管的熱工性能參數(shù)是熱水供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。據(jù)初步調(diào)查，國內(nèi)連棟溫室熱水供熱系統(tǒng)散熱管道的設(shè)計(jì)大多憑經(jīng)驗(yàn)套用，造成有些溫室散熱管布置數(shù)量偏少，達(dá)不到供熱效果；有些則布置過多，引起不必要的浪費(fèi)。而供熱系統(tǒng)的初投資在溫室工程中占了一定比例（根據(jù)筆者的工程實(shí)踐，約占初投資的20%~30%）；散熱系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用則在溫室總運(yùn)行費(fèi)用中，占了很大比例。 本文將通過研究農(nóng)業(yè)溫室最常用的以熱水為熱媒、以管道為散熱設(shè)備的供熱系統(tǒng)的熱工性能參數(shù)，為農(nóng)業(yè)溫室供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供經(jīng)濟(jì)、可靠的技術(shù)參數(shù)。2連棟溫室
3、供熱系統(tǒng)的型式2.1采用管道散熱的熱水供熱系統(tǒng)的型式2.1.1系統(tǒng)原理圖 供熱系統(tǒng)的原理圖見圖1。圖1供熱系統(tǒng)原理圖2.1.2散熱管道的材質(zhì)與外形 散熱管道按管道材質(zhì)分類，可分為鋼管和PVC管道。 鋼管的優(yōu)點(diǎn)是耐壓高，管壁導(dǎo)熱熱阻??；缺點(diǎn)是易腐蝕。 PVC管優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕，缺點(diǎn)是管壁導(dǎo)熱熱阻較大。 散熱管道外形有光管與圓翼形管道。 采用圓翼形散熱管，雖與光管相比，換熱系數(shù)有一定提高，但也增加了初投資。因此實(shí)際工程仍多采用光管散熱管。2.2散熱管道布置方式2.2.1蔬菜種植區(qū)散熱管道的布置方式 蔬菜種植區(qū)散熱管道的布置方式見圖2。地面散熱管水
4、平布置在田壟之間的人行道上，管徑通常為DN50；管道中心離地面約150mm；地面散熱管還可作為采摘果實(shí)手推車的導(dǎo)軌，一舉兩得。在種植蔬菜的中間位置，垂直吊裝2根散熱管道，管徑通常為DN25。吊裝散熱管的高度可隨作物生長(zhǎng)情況而調(diào)整。如蔬菜種植初期，吊裝高度約0.5m；蔬菜結(jié)果時(shí)吊裝管高度約1.50～1.70m。圖2散熱管布置示意圖(種植蔬菜)2.2.2花卉區(qū)或育苗區(qū)散熱管道的布置方式 花卉區(qū)或育苗區(qū)常采用花架或苗床，散熱管道布置方式見圖3。苗床(或花架)的高度H≈0.5m；散熱管道敷設(shè)在下部，苗床(或花架)應(yīng)有足夠的間隙，以保證散熱管道的熱氣流均勻的掠過盆栽花卉區(qū)或苗
5、區(qū)，向上浮升，如果散熱量不夠，也可以在柱上布置散熱管。圖3散熱管道布置示意圖(種植花卉或育苗)2.3散熱管熱水供熱系統(tǒng)的特點(diǎn) 一般熱水管道加熱系統(tǒng)都采用同程式系統(tǒng)以保證系統(tǒng)阻力平衡和水力工況穩(wěn)定。這一系統(tǒng)形式為保持熱力工況穩(wěn)定和室內(nèi)溫度場(chǎng)均勻創(chuàng)造了良好基礎(chǔ)。與其他供熱散熱器相比，散熱管道的有效輻射面積大，所以輻射換熱量占總換熱量的比例也略高。這有利于溫室內(nèi)作物的生長(zhǎng)。3溫室散熱管道熱工性能的理論分析3.1計(jì)算的原始數(shù)據(jù) 計(jì)算的原始參數(shù)如下： 溫室內(nèi)冬季植物所需的設(shè)計(jì)溫度，不同的植物，溫度要求不同。冬季室內(nèi)的計(jì)算溫度：蔬菜區(qū)tn=14℃；花卉區(qū)tn=18℃；育
6、苗區(qū)tn=20℃。 設(shè)計(jì)供水溫度，考慮到溫度太高會(huì)傷害作物，宜取tg=80℃；設(shè)計(jì)回水溫度，取th=55℃。3.2理論分析及計(jì)算3.2.1基本計(jì)算公式 散熱管的散熱特性與供暖散熱器的放熱特性有相同之處，也有不同之處。相同之處是管外表面以自然對(duì)流放熱為主，不同之處是散熱器輻射換熱占的比例較少。根據(jù)文獻(xiàn)，圓管的K值計(jì)算式為 式中αw--散[HJ]熱管外表面的復(fù)合換熱系數(shù)，W/(m2·K)；αn--散熱管內(nèi)表面的對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2·K)；D--散熱管道外徑，m；dn--散熱管道內(nèi)徑，m；λ--散熱管導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)。 對(duì)于薄壁的散熱管，根據(jù)傳熱學(xué)
7、的基本原理，可認(rèn)為K≈αw 散熱管外表面的復(fù)合換熱系數(shù)αw=αc+αr(2) 式中αc--對(duì)流換熱系數(shù)；αr--輻射換熱系數(shù)。3.2.2對(duì)流換熱系數(shù)的分析與計(jì)算 散熱管外是自然對(duì)流換熱。對(duì)流換熱系數(shù)αc可根據(jù)下式計(jì)算出αc=Nuw(λ/D) 式中Nuw--管外空氣的努謝爾特準(zhǔn)則，無因次；λw--空氣導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)。 根據(jù)文獻(xiàn)推薦的關(guān)聯(lián)式Nuw=C(Grw·Prw)n(4) 式中Grw--管外空氣的格拉肖夫準(zhǔn)則，無因次，表征自然對(duì)流的流態(tài)對(duì)換熱的影響
