換熱器設計實習報告

2021-09-27 13:47:07 字數 4531 閱讀 2333

換熱器設計及系統優化

散熱器起步較早發展成熟,當屬歐洲,尤其是義大利。散熱器在歐洲成熟出現的年代大家公認為19世紀末,2023年在歐洲貴族宅邸興起,採用鑄鐵浮雕單柱形式,**極其昂貴,作為一種生活中的奢侈品流行於上流社會。

1900-2023年代,伴隨著散熱器取暖的方便性、舒適性被廠汎認可和用於上流社會交際場所(如教堂、劇院)的需要,產生了散熱量較大的多柱、鑄鐵浮雕散熱器。滿足了較大空間的樓堂館所。

1920- 2023年代間,散熱器第一次革命產生了單柱鋼質散熱器,明顯地提高了生產量,較大量滿足社會需求。

1930-2023年代,隨著人們生活水平的不斷提高,大多數人放棄生火取暖的基本方式。 追求更高生活水準。從而產生了大眾化的散熱器,即多柱鑄鐵和多柱鋼質散熱器.

1950-2023年,人們已經醫治完畢第二次世界大戰的創傷。產生了較為良好的工業革命成果,生活水平進一步提高。人們在滿足取暖舒適的同時,在節能環保、美觀裝飾方面提出了更高的要求。

銅質板式散熱器以散熱量大、外觀簡潔、大方、**適中,受到人們青睞,成為主流產品。

1960-2023年人們考慮到鋁材傳熱系數高的特點,希望其能取代鑄鐵和鋼質散熱器。但由於鑄鋁型材粗獷簡單及不能很好解決鹼性水質腐蝕問題,故而在1980-2023年期間散熱器主流又回歸到鋼質。可人們要求其外觀必須能和現代的家居格調相一致,滿足人性化、個性化的要求。

依據當時的生產工藝水平,大多數生產廠商普遍採用氬弧焊工藝插接式焊接,生產線條流暢的管式散熱器。

2023年以後隨著超聲波自動焊接(雷射焊)工藝的普及和焊接成本降低,國內生產廠商經過生產裝置改造,大膽採用色彩,運用文化底蘊和卓越的創造力,以專業的國際化設計理念,創造出裝飾性與採暖功能完美結合的現代鋼質散熱器。

散熱器是用來傳導、釋放熱量的一系列裝置的統稱。目前散熱器主要有採暖散熱器、計算機散熱器,其中採散熱器又可根據材質和工作模式分為若干種,計算機散熱器可根據用途和安裝方法分為若干種。

實習目的

畢業實習有三個目的:

1、使學生德、智、體全面發展,具有從事換熱器產品、系統和控制智慧型的設計、維護、製造及開發基本能力的應用型專門人才。學生要有熱能專業的基礎理論,還要將理論與實踐相結合,在實踐中提高能力。通過畢業實習,可以進一步鞏固和深化所學的理論知識,彌補理論教學的不足,以提高教學質量。

2.通過畢業實習,使學生了解換熱器產品、裝置,提高對換熱技術的認識,加深換熱技術在工業各領域應用的感性認識,開闊視野,了解相關裝置及技術資料,熟悉典型零件的加工工藝,為後續畢業設計打好基礎。

3.通過生產(畢業)實習接觸認識社會,提高社會交往能力,學習工人師傅和工程技術人員的優秀品質和敬業精神,培養學生的專業素質,明確自己的社會責任

家庭供暖的終端裝置

熱源一般為城市集中供暖、小區自建鍋爐房、家用壁掛爐等,通過熱傳導、輻射、對流把熱量散熱出來,讓居室的溫度得到提公升。目前市場上銷售的採暖散熱器從材質上基本上分為銅管鋁翅對流散熱器、鋼製散熱器、鋁製散熱器、銅製散熱器、不鏽鋼散熱器、銅鋁復合散熱器等,還有原有的鑄鐵散熱器。

計算機散熱器概述

計算機部件中大量使用積體電路。眾所周知,高溫是積體電路的大敵。高溫不但會導致系統執行不穩,使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。

導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內部,或者說是積體電路內部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然後發散到機箱內或者機箱外,保證計算機部件的溫度正常。多數散熱器通過和發熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內的空氣中,然後機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。

散熱器的種類非常多,cpu、顯示卡、主板晶元組、硬碟、機箱、電源甚至光碟機和記憶體都會需要散熱器,這些不同的散熱器是不能混用的,而其中最常接觸的就是cpu的散熱器。依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將散熱器分為主動散熱和被動散熱。前者常見的是風冷散熱器,而後者常見的就是散熱片。

進一步細分散熱方式,可以分為風冷,熱管,液冷,半導體製冷,壓縮機製冷等等。

計算機散熱器散熱片材質

散熱片材質是指散熱片所使用的具體材料。每種材料其導熱性能是不同的,按導熱性能從高到低排列,分別是銀,銅,鋁,鋼。不過如果用銀來作散熱片會太昂貴,故最好的方案為採用銅質。

雖然鋁便宜得多,但顯然導熱性就不如銅好(大約只有銅的百分之五十多點)。 常用的散熱片材質是銅和鋁合金,二者各有其優缺點。銅的導熱性好,但**較貴,加工難度較高,重量過大(很多純銅散熱器都超過了cpu對重量的限制),熱容量較小,而且容易氧化。

而純鋁太軟,不能直接使用,都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度,鋁合金的優點是**低廉,重量輕,但導熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長,在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。 對於普通使用者而言,用鋁材散熱片已經足以達到散熱需求了。

計算機散熱器散熱方式

散熱方式是指該散熱器散發熱量的主要方式。在熱力學中,散熱就是熱量傳遞,而熱量的傳遞方式主要有三種:熱傳導,熱對流和熱輻射。

物質本身或當物質與物質接觸時,能量的傳遞就被稱為熱傳導,這是最普遍的一種熱傳遞方式。比如,cpu散熱片底座與cpu直接接觸帶走熱量的方式就屬於熱傳導。熱對流指的是流動的流體(氣體或液體)將熱帶走的熱傳遞方式,在電腦機箱的散熱系統中比較常見的是散熱風扇帶動氣體流動的「強制熱對流」散熱方式。

熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量,日常最常見的就是太陽輻射。這三種散熱方式都不是孤立的,在日常的熱量傳遞中,這三種散熱方式都是同時發生,共同起作用的。

實際上,任何型別的散熱器基本上都會同時使用以上三種熱傳遞方式,只是側重點不同罷了。比如普通的cpu風冷散熱器,cpu散熱片與cpu表面直接接觸,cpu表面的熱量通過熱傳導傳遞給cpu散熱片;散熱風扇產生氣流通過熱對流將cpu散熱片表面的熱量帶走;而機箱內空氣的流動也是通過熱對流將 cpu 散熱片周圍空氣的熱量帶走,直到機箱外;同時所有溫度高的部分會對周圍溫度低的部分發生熱輻射。

散熱器的散熱效率散熱器材料的熱傳導率,散熱器材料和散熱介質的熱容以及散熱器的有效散熱面積等等引數有關。

依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將散熱器分為主動散熱和被動散熱,前者常見的是風冷散熱器,而後者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式,可以分為風冷,熱管,液冷,半導體製冷,壓縮機製冷等等。

風冷散熱是最常見的,而且非常簡單,就是使用風扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有**相對較低,安裝簡單等優點,但對環境依賴比較高,例如氣溫公升高以及超頻時其散熱效能就會大受影響。

熱管是一種具有極高導熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉真空管內的液體的蒸發與凝結來傳遞熱量,它利用毛吸作用等流體原理,起到類似冰箱壓縮機製冷的效果。具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點,並且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優點。由於其特殊的傳熱特性,因而可控制管壁溫度,避免**腐蝕。

液冷則是使用液體在幫浦的帶動下強制迴圈帶走散熱器的熱量,與風冷相比具有安靜、降溫穩定、對環境依賴小等等優點。但熱管和液冷的**相對較高,而且安裝也相對麻煩一些。

在選購散熱器時,可以根據自己的實際需求以及經濟條件來選購,原則是夠用就好。

散熱器與環境的熱交換

當熱量傳到散熱器的頂部後,就需要盡快地將傳來的熱量散發到周邊環境中去,對風冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進行熱交換。這時,熱量是在兩種不同介質間傳遞,所依循的公式為q=α x a x δt,其中δt為兩種介質間的溫差,即散熱器與周圍環境空氣的溫度差;而α為流體的導熱係數,在散熱片材質和空氣成分確定後,它就是乙個固定值;其中最重要的a是散熱片和空氣的接觸面積,在其他條件不變的前提下,如散熱器的體積一般都會有所限制,機箱內的空間有限,過大會加大安裝的難度,而通過改變散熱器的形狀,增大其與空氣的接觸面積,增加熱交換面積,是提高散熱效率的有效手段。、要實現這一點,一般通過用鰭片式設計輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。

當熱量傳遞給空氣後,和散熱片接觸的空氣溫度會急速上公升,這時候,熱空氣應該盡可能和周圍的冷空氣通過對流等熱交換方式來將熱量帶走,對風冷散熱器來說,最主要的手段便是提高空氣流動的速度,使用風扇來實現強制對流。這點主要和風扇的設計和風速有關,散熱器風扇的效能(例如流量、風壓)主要取決於風扇扇葉直徑、軸向長度、風扇轉速和扇葉形狀。風扇的流量大都採用 cfm為單位(英製,立方英呎/分鐘),乙個cfm大約為0.

028mm3/分鐘的流量。

純鋁散熱器

純鋁散熱器是早期最為常見的散熱器,其製造工藝簡單,成本低,到目前為止,純鋁散熱器仍然佔據著相當一部分市場。為增加其鰭片的散熱面積,純鋁散熱器最常用的加工手段是鋁擠壓技術,而評價一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和pin-fin比。pin是指散熱片的鰭片的高度,fin是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。

pin-fin比是用pin的高度(不含底座厚度)除以fin,pin-fin 比越大意味著散熱器的有效散熱面積越大,代表鋁擠壓技術越先進。

陶瓷散熱器(又稱陶瓷換熱器)

陶瓷散熱器。其生產工藝與窯具的生產工藝基本相同,導熱性與抗氧化效能是材料的主要應用效能。它的原理是把陶瓷散熱器放置在煙道出口較近,溫度較高的地方,不需要摻冷風及高溫保護,當窯爐溫度1250-1450℃時,煙道出口的溫度應是1000-1300℃,陶瓷換熱器**餘熱可達到450-750℃,將**到的的熱空氣送進窯爐與燃氣形成混合氣進行燃燒,這樣直接降低生產成本,增加經濟效益。

陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用侷限下得到了很好的發展,因為它較好地解決了耐腐蝕,耐高溫等課題,成為了**高溫餘熱的最佳換熱器。經過多年生產實踐,表明陶瓷換熱器效果很好。它的主要優點是:

導熱性能好,高溫強度高,抗氧化、抗熱震效能好。壽命長,維修量小,效能可靠穩定,操作簡便。是目前**高溫煙氣餘熱的最佳裝置。

高才0801換熱器設計報告

南京工業大學 材料工程原理b 課程設計 設計題目 處理能力為4000公斤 小時的浮頭式油換熱設計 專業 高分子材料科學與工程 班級 0 8 0 1 學號 2 8 姓名 日期 2010,12,20 2010,12,31 指導教師 設計成績 日期一設計題目 處理能力4000公斤 小時的油換熱器設計 二設...

換熱器課程設計

華北科技學院環境工程系 化工原理 課程設計報告 設計題目列管式換熱器的工藝設計和選用 學生姓名 學號 201101034313 指導老師 專業班級化工b113班 教師評語 設計時間 2013年12月9日至2013年12月20日 設計題目 列管式換熱器的工藝設計和選用 一 設計條件 某生產過程要求用冷...

化工原理換熱器的設計

化工原理課程設計 題目 列管式換熱器的設計 系別 班級 學號 姓名 指導教師 日期 2013 年 6 月日 任務書一 設計題目 煤油冷卻器的設計 二 設計任務 1 處理能力 t 年煤油 2 裝置型號 列管式換熱器 3 操作條件 煤油 入口溫度140 出口溫度40 冷卻介質 迴圈水,入口溫度30 出口...