本科畢業(yè)設(shè)計（論文 目320升空氣源熱泵熱水器設(shè)320320摘 緒 空氣源熱泵熱水器應(yīng) 空氣源熱泵熱水器發(fā)展前 方案論 熱力學(xué)性質(zhì)方 遷移性質(zhì)方 物理化學(xué)性質(zhì)方 其它方 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮 往復(fù)式活塞式壓縮 離心式壓縮 螺桿式壓縮 渦旋式壓縮 管內(nèi)R134a蒸發(fā)時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計 壁溫校 風(fēng)側(cè)阻 管道要 管道的計 結(jié)束 致 參考文 320320 320升空氣源熱泵熱水器的設(shè)計，R134a155520℃。綜關(guān)鍵 空氣源熱泵熱水器/蒸發(fā)器/冷凝器/設(shè)計計320LITEROFAIRSOURCEHEATPUMPWATERAirsourceheatpumpwaterheaterwithenvironmentalprotection,energysaving,sustainabledevelopmentisoneoftechnicalfeasibility.WiththerapiddevelopmentofChina'snewruralconstruction,urbanconstructionandtheimprovementoflivingstandardsoffarmers,air-sourceheatpumpwaterheaterismovingtowardseveryhousehold.Thisdesignthemeis320litersofairsourceheatpumpwaterheaterdesign,thepaperfirstintroducestheairsourceheatpumpwaterheaterworkingprincipleandcharacteristics,aswellasheatingconditionswererelatedtothermodynamiccalculations.AnalysisrefrigerantselectionprinciplesandconstraintsandfinalizeR134aasrefrigerant;throughdisplacementandcoolingcapacityandperformancecharacteristicsconsideringthechoiceofascrollcompressorBitzerallclosedscrollcompressor,Model.Knowncoolingconditions:coldwaterinlettemperature15℃,coldwatertemperature55℃,temperature20℃.Consideringtheelectionandstraighttubecondensermonolithicsettubeevaporator,andcondenserandevaporatordesigncalculations.Inthecorrespondingelectricalcontrolandauxiliaryequipmentalsobrieflyintroduced,andmadecorrespondingelectricalschematics.KEYWORDS 3203202002年中國石油人質(zhì)的貶值。再者，傳統(tǒng)熱水供應(yīng)的熱源排除大量的CO2NO2和粉塵等有害物，導(dǎo)致33%隨著工業(yè)革命的發(fā)展，19世紀(jì)初，人們對能否將熱量從溫度較低的物質(zhì)“泵”1、1824年，熱力學(xué)創(chuàng)始人之一薩迪?卡諾提出了具有革命意義的熱機(jī)循環(huán)—“卡諾2、18523、193842050520606、2070年代，能源危機(jī)使空氣源熱泵熱水器的研發(fā)日新月異，并開始在法、2013年開始，電、燃?xì)鉄崴鞅仨?0余年的市場培育期，即將迎來屬于20年的歷史，國外的家用熱泵熱水器市場已經(jīng)相當(dāng)成熟，在有的發(fā)達(dá)國家使用的比例高達(dá)70％。在很多歐美發(fā)達(dá)國家，熱泵產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)熱泵熱水器的使用非常普遍，超過80％的旅游飯店都采用熱泵熱水器來提供熱水。2001年才開始進(jìn)入日本家庭，但幾年來使用量急速上200542.1萬座樓房使用了熱泵熱水器。日本政府對200522.56萬臺，預(yù)期到2010熱泵熱水器的年銷售量可以達(dá)到100萬臺左右[4]1氣溫在235000元以上。成200家，但是因為技術(shù)、資金等當(dāng)環(huán)境溫度在5℃以上時,空氣側(cè)換熱器表面會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,在這種情況是有O℃后,空氣側(cè)換熱器開始結(jié)霜,霜層的積聚不但增加換熱5466010466萬臺左右，按每臺平均5000元考慮，就意味著家用熱泵熱水器有23347億左右。由于熱泵熱水器顯著的節(jié)能效果和良好的市場前景，正在美的、海爾這樣的大品牌。20057月,全國首條規(guī)模生產(chǎn)整體式戶內(nèi)空氣能熱泵3萬臺。很多企業(yè)推出了成熟的產(chǎn)2-12-1所示，家用熱泵熱水器主要由主機(jī)及蓄水箱組成。主機(jī)包括壓縮機(jī)、1熱效率很高，一般在3.0以上，約是燃?xì)鉄崴鞯乃谋叮姛崴鞯娜?。而且?生任何污染。系統(tǒng)中采用環(huán)保工質(zhì)（CO2、R134a、R417a等）對大氣臭34而且充注不同的工作介質(zhì)制冷裝置制冷的效率也有很大的不同，這個介質(zhì)就是制冷劑。只有在工作溫度范圍內(nèi)能夠汽化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。制冷劑應(yīng)具備安全、可靠、易得、價廉、一般要求制冷劑應(yīng)滿足下列要求2q0qv3wwv4t2（）1314R134a較其他制冷劑有以下特點[13]：R134aGWPGWP 32s6 制熱循環(huán)過程壓焓 圖中各點參數(shù)點012456x

mm

qQ

94.5g/

1682

Qq

129.5094.5103

o

ii

29.81 數(shù)v1；壓力系數(shù)p1；溫度系數(shù)

1；取泄露系數(shù)為

故輸氣系數(shù) =vpT

Vq

94.51030.0514.82103m3/m

Vh

5.02

m/s18.1m/Pqw94.510329.81 m

94.510337.26取機(jī)械效率為m0.9iim

3.523.91KW取電動機(jī)效率為mo0.88

3.914.45KWcop

并把它壓縮到冷凝壓力再進(jìn)入冷凝器中去，從而保證制冷劑蒸汽能在常溫下冷凝液化，從而使得制冷循環(huán)得以順利進(jìn)行，因而人們形象地稱之為制冷設(shè)備的心臟[]。5kw，因此本設(shè)計選用全封閉式制冷壓縮機(jī)。UNDP/GEF中國節(jié)能冰箱項目的推動下，冰箱壓縮機(jī)的性能系1.01.95，從而在置,轉(zhuǎn)動起來振動和噪聲仍較大,特別是對于較大功率機(jī)組,其氣缸排量一般在6～44cm3/r。它分成幾個系列,從小功率到中功率,品種較多。而且為了便于管理和降低提高壓縮機(jī)COP值的措施主要是提高加工和裝配精度,對壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)120602離心式制冷壓縮機(jī)的特點與特性：離心式制冷壓縮機(jī)與活塞式制冷壓縮機(jī)相比5～8定的離心式制冷壓縮機(jī)只能適應(yīng)一種制冷劑；離心式壓縮機(jī)在大冷量范圍內(nèi)（大于1500kw）仍保持優(yōu)勢，這主要是受益于在這個冷量范圍內(nèi)，它具有無可比擬的系統(tǒng) lodevalue）將愈來愈被重視，從而要求離心式壓縮機(jī)要在慢，因為受到螺桿式壓縮機(jī)和吸收式制冷機(jī)的挑戰(zhàn)，離心式壓縮機(jī)自1993年就開始根據(jù)CFCS替代的需要進(jìn)行著重新的設(shè)計，以使其熱力和氣動力性能得到更好的改善因而已有很多離心式壓縮機(jī)的工質(zhì)替代轉(zhuǎn)向從HCFC—22置換為HFC—134方面，其制冷量范圍為90~1250kw。30%。環(huán)保等特點。因此,在今后相當(dāng)長的時期內(nèi),小容量空氣壓縮機(jī)將以螺桿式為主。95%10%。1300r/min。根據(jù)德國比澤爾壓縮機(jī)公司研發(fā)的壓縮機(jī)選型軟件選得本系統(tǒng)壓縮機(jī)型號為ESH725Y40S,其額定制冷量為15.96kw，輸入功率為5.86kw，輸氣量為25m3/h，

器，進(jìn)出口水溫一般取為5~8℃。若冷卻介質(zhì)的溫升已有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)取6-1初選用ф19mm×1.5mm（1號管。選取冷卻水進(jìn)口溫度tw1=15℃tw2=55℃，則對數(shù)平均溫差mtw2

55m=m

t

60

18.2ln tk

ln60w1ms

Kw，選用參數(shù)如下：翅節(jié)距

1.25mm

0223mh15mmdi11mm，翅根管外徑db12.86mm，翅頂直徑

低翅片管剖面尺寸及結(jié) 幾種低翅片管的結(jié)構(gòu)參hφψ1—2—73—845Mad0.0110.0346m2/ ad/s0.015860.000223/0.001250.0089m2/ t fa(d2d2)/(2s)(0.0158620.012862)/(20.00125)0.1083m2 fad(s)/

aaa0.00890.10830.03320.1504m2/

t5515

cp4.179kJ/(kgkq

9.02105m3/

p

994.434179(55根據(jù)所選管型di11mm及管內(nèi)水速w1ms 9.02105n 1d2

0.01124用Φ32mm2.5mm的無縫鋼管。t=35℃時，運動粘度為0.744106m2sRe

Rwdi

10.011

14784.95R155mm的螺旋盤 11.77di11.77

K KiawiBd0.2R22100.0110.21.12566130.53Wi查得在tk60R134aB1326.21為1.35取蒸汽流速影響系數(shù)6R134a 0.725Bd0.25 o0.7251326.20.012860.251.356ooo取紫銅管熱導(dǎo)率為393W/(mKqa23127.133qo

m

ko

)awi

18.2 0.000086)0.15040.00093 934.58(18.2o

上式中q的單位為Wm2，的單位為℃。聯(lián)立兩個方程解得，當(dāng)=0.64℃時，兩式的q16548.43Wm216411.22Wm2，取q=16411.22W

Q

0.914m2

L

0.9146.1m冷凝器外管采用32mm2.5mm的無縫鋼管，并將其盤成曲率半徑為155mm，螺旋盤管，其高度約為200mm。10%2而降溫。當(dāng)空氣流速為3~8msK

K)制流動空氣的氟利昂蒸發(fā)器通常采用10~18mm的銅管，外套厚度為0.15~的鋁片，肋片間距為2~4mm。蒸發(fā)器沿氣流方向的管排數(shù)在用于空氣調(diào)節(jié)時，其傳熱系數(shù)較大，管排數(shù)在4~8的范圍?？傊?，這種蒸發(fā)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好、 平直整體套片式蒸發(fā)選用10mm0.7mm的紫銅管[17]，翅片選用厚為

0.2mm為

237W/(mK,

2.2mm方向的管間距s125mm，沿流動方向的管排數(shù)nL4，迎面風(fēng)速為

2.5msdbdo2

1020.2sscos300250.866

L4s2421.65a2(s

d2)f 1f

4 2(0.0250.021650.250.01042)/0.4148m2/ad(s)s sf0.0104(0.00220.0002)/0.0297m2/ aa0.41480.02970.4445m2/

a

amdm10.5(0.01040.029845m2/

由給定的進(jìn)風(fēng)參數(shù)查hd圖得h141.97kJkgd18.577gkg

0.

0.860.757894.8m3/ 進(jìn)入濕空氣的比體積v1

pB287.4293.15(10.00168.577)0.843m3/則空氣的質(zhì)量流量為

7894.89365.12kg/進(jìn)出口空氣的比焓差h出口空氣的比焓h2

h

122403.64.7kJ/h2h1

空氣處理過程h-d現(xiàn)假設(shè)熱管壁面溫度tw12dw8

/kghw31

/kg，取w100w，連接1w與h22點（7-1，得到蒸發(fā)器出口空氣狀態(tài)干求溫度t216℃，含濕量d28.33g

tta1ta

201618 空氣在此溫度下的物性約為a12kg

1.005kJ/(kgK),Pra0.703a14.76106m2/a

wf

sfd

2.5

25

(2510.4)(2.24.7m/j0.00140.2618

0.4(aof0.00140.2618(umaxdb)0.4(aof 0.00140.2618(4.70.0104)ho

jaumaxaPr2/ak)0.007161.224.710050.7032/3k)52.2Whh

h34

ln h2ln41.97

39.4kJ/在hd圖線按過程線與hm39.4kJkg線交點讀的tm18℃，dm8.343gkg

12.46dmtm12.468.343

h

faf

af視為正六角形，且此時翅片的長對邊距離和短對邊距離之比為A1，且 Bb b故AB'AB

m

1.28

11h'db('1)(10.35ln')10.4(2.5541)(10.35ln2.554) ff2370.2252.21.06th(mh')th(48.320.010735)

0.4148管內(nèi)R134ak飽和液體的比定壓熱容cp,l1.367kJkk飽和蒸汽的比定壓熱容cp,g0.908kJk

20.226kg/氣化潛熱190.87kJps表面張力11103N

254.27106ss11.5106ss液體的熱導(dǎo)率為l蒸汽的熱導(dǎo)率為

0.0888W12.2103W液體的普朗特數(shù)Prl蒸汽的普朗特數(shù)Prgi流量為qm94.5gs340.2kghi

q4kw/m2

R134a在管內(nèi)地流速為iq'100kgi

s)

A i3600qi

3600100

9.45104d A i 5.8105

ZA

9.451045.8105

Z4R134a

Z

340.285.01kg/4Gi

3600

101.832kg/Bo

qi

2.0581

1

x)0.8

g)0.5 )0.8 )0.5 G Fr l 1260.229.8l

Gi(1

101.832(10.6725)0.0086h0.023Re0.8Pr0.4

0.0231127.970.83.9150.40.0888d di

（hi時采用式(628)，其中Co0.65C11.136C20.9C3667.2C40.7C50.3R134a

hh[C(C)C2(25F)C5C(B)C4F

113.389[1.1360.07120.9(250.07747)0.3667.2(2.058104)0.7

ta1ta

20

7.83 20ln ta2

1ko 1t

rtra s i 熱阻、管壁導(dǎo)熱熱阻及翅片與管壁間接觸熱阻之和（rratr）可取為a am4.8103

K/Wko

K4.8103 K

30.769W 校核假設(shè)的qiqk 30.7697.83240.923W/ iqati

240.9233963.35W/ai ai計算表明，假設(shè)的q初值q4kwm2與核算值3963.35Wm2

iA'o12240i oA'oo

A tl'o t

fAqv,af

2.5

取蒸發(fā)器寬

B1170mm，高

H

，則實際迎風(fēng)面積ff已選定垂直于氣流方向的管間距為s125mm11nH76030.4,取11

深度方向（沿氣流流動方向）為4排，共布置120A304dB1200.00861.17 A A'i

3.71.23.0 lt lt

上邊兩式說明計算接近24的裕度，由于已經(jīng)考慮了制冷劑蒸汽出口過熱度的影響， 5.986105(qG)0.91l/ i 5.986105(4000101.832)0.911.174/由于蒸發(fā)溫度為10R134a的飽和壓力為410.25KPa%

qi

1.96得twtoti101.9611.96℃12℃略低，設(shè)計合理。

Lmm

9.81

P'

1.251.96p1.2P' 式中Vrm3Qg——設(shè)計小時平均秒供熱量T2~4tr r——熱水密度取每天用水時間為2hhKh3，則實際Qh14.93而QgK1QdQgT1一般取2～6h;K1——安全系數(shù),取1.05～1.1 Qg=1.114.93/2=8.23(kW)

Vr(QhQg)T/[1.163(trtl)r44.798.23)2/[1.1630.8(5515)所以實際取熱水箱容積為500L770mm1460mm數(shù)取其圓周和上頂厚度為50mm，下部厚度取為60mm。保溫層材料為常用的聚氨酯器熱負(fù)荷的1.2~1.3倍。取液體經(jīng)過管路、管彎頭、干燥過濾器、視液鏡、電磁閥等部件的壓力降ps假設(shè)為60kpa；液體分液器的壓力降pd假設(shè)為50kpa，可知蒸發(fā)壓力為popkppsppkpops

在液體過冷度t5℃時，修正系數(shù)為1.05，因此修正的蒸發(fā)器負(fù)荷為12.241.0511.66Kw。由于膨脹閥的制冷量必須等于或大于修正的蒸發(fā)器負(fù)荷，故型號為艾高TIOOOX,具體參數(shù)如下所示9-19-29-12610-1 式中 ——系統(tǒng)制冷劑的容積；

——冷凝溫度下液態(tài)制冷劑比容；0.950103m3 0.925 VZA0.7

m 高壓儲液器技術(shù)參ABCDELCRB-2L 高壓儲液器外形系統(tǒng)需要使用獨立于壓縮機(jī)外的筒體型氣液分離器，其U型管的進(jìn)氣口位于容器上 氣液分離器實物 (45.02 // 1/ 1/Dw——氣液分離器中氣體流速，一般取為0.5m/H34)D3113選擇型號為QF41D100mmH380mm0.10.2mm選擇艾默生公司的EK40m EKZ032S干燥過濾器的參EKZ031/4 干燥過濾器外形標(biāo) 外型尺寸數(shù)據(jù)如ABDEFKZ033（0）5%~15%。加上裕度后的風(fēng)量和風(fēng)壓即作為選型的依據(jù)。 風(fēng)機(jī)實物 風(fēng)機(jī)外形標(biāo)注7894.8m3h，阻力為74.83Pa選取三鼎風(fēng)機(jī)，型號:S56137K-38L-B43AC380V610W,其葉輪4 所選電磁閥技術(shù)參R22-20~ 溫控器實物 所選溫控器技術(shù)參率226TDKDKD10-510-8vD vΦ25mmΦ25mm選用無縫鋼1560%10057d2[w]q/qmqmv

式中dnqm——制冷劑質(zhì)量流量，單位kgs——制冷劑密度，單位kgm3v——制冷劑比體積，單位m3kg[w]——制冷劑限定流速，單位m/s1 吸氣0R1213.6m/s，查壓v0.051m3/kg0的制冷劑質(zhì)量流量qm0.0945kgsqmvqmv

1.128 m0.09450.09452R1211.8m/s，查壓v0.013m3/kg，由熱力計算得：2qm0.0945kgsqmvqmv

1.128

0.09450.013mΦ16mm×1.5mm紫銅11.8m/s。3流速為0.5m/s，查壓焓圖可得管內(nèi)制冷劑的比體積v20.00095m3/kgqm0.0945kgsqmvqmv

1.128

0.09450.00095mΦ18mm×1.5mm42R121m/s，查壓焓圖可得從制冷劑氣體的比體