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1、本 科 毕 业 设 计 计 算 说 明 书 题 目 风冷热泵性能设计计算 系 别 机 械 工 程 系 专 业 热能与动力工程 班 级 能动901 学号 学生姓名 指导老师 2013 年 06 月摘要摘 要风冷热泵型热水机组发展迅速，1996年比1995年增长近二倍。我国的能源政策和环境保护政策是促进热泵技术迅速发展的主要因素热泵空调系统在中国的应用迅速增长，目前家用空调器总量60%为热泵型甚至在较为寒冷的北京地区，有许多用户也喜欢在集中采暖期前后应用热泵型空调机组来采暖，冬季供应热水，夏季供应冷水的电动风冷机组在集中式空调系统中得到了广泛的应用，今后的应用将更为普及。本设计为风冷热泵设计，结合
2、所学知识以及工程实际设计资料（经济效益、环境效益），要求优化管路流程，充分发挥换热能力。该设计详细介绍了系统方案的确定和该系统循环热力计算、压缩机的选型计算、冷凝器的选型校核、蒸发器的选型校核、节流机构的选型、经济性分析。 关键词：热泵；风冷；循环33致谢ABSTRACT Air-cooled heat pump hot water unit developed rapidly in 1996 than in 1995, an increase of nearly tripled. Chinas energy policy and environmental policy is to prom
3、ote the rapid development of heat pump technology is a major factor in heat pump air conditioning system in China is rapidly growing, currently 60% of total household air-conditioner heat pump even in the colder regions of Beijing, there are many users Like the centralized heating period before and
4、after the application of heat pump type air conditioning units for heating, hot water in winter, summer, supply of cold water in an electric air-cooled central air conditioning system has been widely used, future applications will be more popular. air conditioning system has been widely used, future
5、 applications will be more popular. The design for the air-cooled heat pump design, combined with the knowledge and practical engineering design information (economic and environmental benefits), requires optimization of process . The design details of the system and the system determines the progra
6、m cycle thermodynamic calculation, sizing the compressor, condenser selection checking, evaporator selection, throttle bodies selection, economic analysis.KEY WORDS: heat pump; air; circulation 目 录摘 要IABSTRACTII目 录III1绪论11.1 设计目的11.2 设计要求：11.2.1 设计具体要求12设计任务、依据及方案32.1 流程设计及热力计算3 2.1.1 流程图设计32.1.2 循环
7、热力计算设计参数32.2风冷热泵系统设备选型42.2.1压缩机的选型计算72.2.2冷凝器的设计校核10 2.2.3蒸发器的选型计算 162.2.4节流机构选型计算262.2.5四通换向阀的保温272.2.6风机及配用电机的选型282.2.7制冷剂充灌量293辅助设备选型和经济性分析303.1 辅助设备选型303.1.1管路过滤系统303.1.2气液分离器303.1.3干燥器30 3.2 热力经济性30 3.2.1经济性分析计算30致 谢32参考文献33 1绪 论 1.1设计目的： 通过风冷热泵的设计，综合应用所学的基础理论和专业知识，分析和解决问 题，掌握设计和开发的基本方法和技能，了解风冷
8、热泵的发展趋势，为今后更好的从事相关工作和学习打下良好基础。 1.2 设计任务： 工质为R410a额定工况制冷量：12.8 KW；额定工况制热量：15 KW；额定工况： 制冷工况 室内干球温度27，湿球温度19； 环境温度Ta=35，湿球温度24 制热工况 环境温度Ta=7，湿球温度6 制冷剂：R410a；电源：50Hz，220V。 1.2.1 设计要求： 系统流程的设计；循环的热力计算；蒸发器和冷凝器的设计并进行校核；压缩机、节流机构的选型计算；完成系统流程图、蒸发器和冷凝器结构图；翻译英文论文一篇；技术经济分析；计算程序。2 设计计算方案2.1 系统流程根据所学专业知识以及设计要求进行风冷
9、热泵系统流程的设计，并在此基础上画出系统流程图，进行循环的热力计算。 2.1.1 风冷热泵流程图设计2-1风冷热泵系统流程图 2.1.2 循环热力计算1、室内外空气状态参数的确定制冷运行： 室内干球温度27 室内湿球温度19室外干球温度35 室外湿球温度24 2、风冷热泵运行参数的确定根据文献P283表7-11和P284表7-14，选取参数如下：蒸发温度冷凝温度有效过热度5有效过冷度5吸气温度201、循环参数及压焓图名义工况下，制冷循环参数及室内、外空气参数如下：蒸发温度7.2,冷凝温度54.4,膨胀阀前液体温度46.1,出口温度15,吸气温度20;室内干球温度27,湿球温度19.5,室外干球
10、温度35,湿球温度24。根据条件绘制循环的-图，如图5所示。图2-2 循环过程在p-h图上的表示各点参数值，查R410a热力性质表和图（附表和附图），得循环各特征点的状态参数如下表1： 表1 p-h图中各特征点状态参数表状态点 /MPa2、热力计算（1）基本性能指标的计算 单位质量制冷量(kJ/kg) =420-220 kJ/kg =200 kJ/kg 单位理论功(kJ/kg) =-=470-425 kJ/kg=45 kJ/kg 制冷系数 容积系数式中，相对余隙容积，取为1.2% 冷凝压力（排气压力）（） 蒸发压力（吸气压力）（） 膨胀指数，取为1.05 压力损失系数 温度系数式中，冷凝温度
11、蒸发温度 压缩机前吸气温度对R410a：A=，B=，所以，= 泄露系数近似取= 输气系数= 压力比（2）当总制冷量已给定，设计或选配压缩机 制冷剂的循环量 压缩机的实际输气量= 压缩机的理论输气量=求出的的数值可作为设计或选配压缩机的依据。2.2 风冷热泵设备选型2.2.1压缩机选型计算压缩机的实际输气量= 压缩机的理论输气量=求出的的数值可作为设计或选配压缩机的依据。计算压缩机的功率 压缩机的理论功率 压缩机的指示效率式中， 吸入点比体积，单位为 压力比吸、排气阀平均压力降，单位为Pa,压缩开始及终了时的比焓，单位为膨胀指数取，则，= 压缩机的机械效率取 压缩机的指示功率 压缩机的轴功率 电
12、动机效率取= 电效率= 输入电功率=（4）实际制冷系数的计算空调机由制冷向制热的转变主要是靠四通换向阀改变制冷剂在系统中的流路，故其计算参照制冷循环热力计算。计算方法参照文献P21。1、单位吸热量2、单位理论功3、单位实际功4、电机输入单位理论功5、压缩机实际排气状态焓值6、单位制热量7、循环制热系数8、压缩机质量流量9、热泵制热量10、压缩机的轴功率11、电动机输入功率因为本设计的设计工况与压缩机的测试工况一致，所以所选压缩机不用再经过测试。根据额定制冷量，查文献P286表7-16，选用压缩机厂生产的空调用QW78-3.75G，涡旋式压缩机，额定制冷量为13688W，电机输出功率为3.75k
13、W，属电容运转型（PSC），电源为50HZ-220V，高度430 mm质量40kg,均能满足设计要求。 本设计选用压缩机厂生产的空调用QW78-3.75G涡旋式压缩机。参数如下：名义制冷量：13688W电机输出功率为3750W电源：50HZ-220V额定电流：6.5A电机类型：属电容运转型（PSC）质量：40.0kg。其中标注的尺寸为H=430mm, D=183mm。2.2.2冷凝器设计计算 本设计选用强迫对流空冷式冷凝器（如图2）。其原因如下：首先，空冷式冷凝器不用水，冷却系统变得十分简单，而且省去水处理，除水垢等方面的费用，因此随着近年来，水资源日趋紧张，所以已经大量使用空冷式冷凝器，特别是在R410a制冷系统中更适合应用空冷式冷凝器。其次，强制对流用于小型制冷
