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1、郑州轻工业学院郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文） 题 目 5KW 复合能源空调热水系统 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师（职称） 完成时间 5KW 复合能源空调热水系统 2 目 录 摘要1 ABSTRACT.2 1 绪论.3 1.1 太阳能复合能源空调热水系统的组成与工作原理3 1.2 太阳能复合能源空调热水系统的优点3 2 原始设计资料和技术条件4 3 制冷剂的选择与热力计算计算4 3.1 制冷剂的分类5 3.2 制冷剂的选择原则.6 3.2.1 热力学性质方面6 3.2.2 迁移性质方面6 3.2.3 物理化学性质方面7 3.2.4 其它7
2、3.3 制冷热力计算9 3.4 压缩机的选择12 3.4.1 压缩机概述12 3.4.2 往复式压缩机概述13 4 冷凝器的设计计算.14 4.1 冷凝器概述14 5KW 复合能源空调热水系统 3 4.2 冷凝器的比较15 4.2.1 空气冷却式冷凝器15 4.2.2 水冷式冷凝器.15 4.2.3 蒸发式冷凝器16 4.3 冷凝器的选型17 4.4 套管式冷凝器的设计计算.17 4.4.1 冷凝器设计参数17 4.4.2 冷凝器换热面积计算18 4.4.3 冷凝热负荷计算19 4.4.4 内管根数的确定19 4.4.5 传热计算19 4.4.6 冷凝器总体结构设计21 5 蒸发器的选择计算.
3、21 5.1 蒸发器概述.21 5.2 蒸发器的比较21 5.2.1 干式氟利昂蒸发器.21 5.2.2 满液式蒸发器22 5.2.3 循环式蒸发器22 5.3 蒸发器的确定22 5.4 蒸发器的设计计算.23 5.4.1 蒸发器的设计参数23 5.4.2 蒸发器结构设计23 5.4.3 确定空气在流经蒸发器时的状态变化过程24 5.4.4 换热计算25 5.4.5 校核壁温27 6 辅助设备的选择计算与选型.28 5KW 复合能源空调热水系统 4 6.1 干燥过滤器的计算选型.28 6.2 风机选型30 6.4 节流装置计算选型32 6.4.1 节流机构概述32 6.4.2 节流机构的分类3
4、2 6.4.3 节流前后压差的计算39 6.4.4 节流装置的选型39 6.5 四通换向阀的选型.41 6.5.1 四通换向阀的选型41 6.5.2 四通换向阀线圈的选择42 6.6 气液分离器的计算选型.42 6.6.1 气液分离器选型原则.42 6.6.2 气液分离器计算选型43 6.7 压力控制器的选型45 6.7.1 工作原理.45 6.8 分液器选型.46 6.9 电磁阀选型47 6.9.1 电磁阀的工作原理及作用47 7 管路设计49 7.1 制冷循环铜管的设计计算.49 结 束 语.52 致 谢.53 参考文献54 5KW 复合能源空调热水系统 1 5KW 复合能源空调热水系统
5、摘 要 能源和环境是当今世界的两大社会问题，能源的重要性尤为突出，如何有效的 利用太阳能日益显得重要。太阳能复合能源空调热水系统，是利用水冷冷凝器的形 式回收空调冷凝热，并用于生活热水的初级加热，利用太阳能对生活热水进行二次 加热供全年生活热水使用。该系统将太阳能热水器与传统蒸汽压缩式家用空调进行 有机结合：在压缩机的排气侧用一个“水制冷剂”的排气换热器替代了原有的“空气 制冷剂”的换热器，提高进入太阳能集热器的用户侧回水温度1。本文主要介绍了 5kw 复合能源空调热水系统的设计思路及主要零部件的设计计算。对太阳能复合能 源空调热水系统的工作原理及其优点进行了简要介绍。介绍了制冷剂的分类和选择
6、 原则；蒸发器的概述和分类；冷凝器的概述和分类。先后定性的分析了制冷剂的选 择、压缩机的选用、冷凝器的水冷换热方式的确定、蒸发器换热方式的确定、节流 机构的选择以及相关辅助设备的选择计算。在定量计算上详细介绍了热力计算、冷 凝器的设计计算、蒸发器的设计计算、节流机构的选择计算以及其他辅助设备的选 择过程。 关键词 复合能源/压缩机/冷凝器/蒸发器 5KW 复合能源空调热水系统 2 5 kw composite energy air conditioning hot water system ABSTRACT Energy and environment are the two major so
7、cial problems in todays world, especially the importance of energy, how to effectively use the solar energy is becoming more and more important. Compound solar energy air conditioning hot water system, is to use the form of a water cooled condenser recycling air conditioning condensation heat, and t
8、he primary heat for living hot water, hot water to make use of solar energy secondary heat for living hot water all the year round. The system will be the solar water heater with the organic combination of traditional steam compression type of household air conditioning: on the exhaust side of the c
9、ompressor with a water - refrigerant replaced the original exhaust heat exchanger of air - refrigerant heat exchanger, improve into the user side of the solar collector return water temperature. 5 kw composite is mainly introduced in this paper the energy air conditioning hot water system design and
10、 calculation in the design of main components. On the working principle of compound solar energy air conditioning hot water system and its advantages were introduced. Introduces the classification of refrigerants and choice principle; Overview of the evaporator and classification; Overview of conden
11、ser and classification. Has the qualitative analysis of the refrigerant selection, selection of compressor and condenser water cooling heat transfer mode, the evaporator heat transfer mode, the selection of throttle body and related auxiliary equipment selection calculation. On the quantitative calc
12、ulation of thermodynamic calculation was introduced in detail, the design calculation of condenser, evaporator design calculation, the selection of the throttle body calculation and other auxiliary equipment selection process. 5KW 复合能源空调热水系统 3 KEY WORDS composite energy ，compressor，condenser，evapora
13、tor， 5KW 复合能源空调热水系统 4 1 绪论 带有加热水功能的家用空调系统作为一种采用新设计技术的家电产品，兼有家 用空调和空气源热水器的优势，具有很大的市场前景。其主要特点是：利用家用空 调系统，在需要房间制冷时，可以开启制冷模式；当需要制热水时，可以开启制热 水模式；需要制冷兼制热水时，也可以开启制冷兼制热水模式；需要冬天制热时， 又可以开启制热模式。其有利于减少生产成本，也有利于实现节能、环保效果。 1.1 太阳能复合能源空调热水系统的组成与工作原理 1、太阳能热水系统是利用利用太阳辐射能加热水的装置，它由集热器、贮水箱、 管道、控制设备、辅助加热设备五部分组成。作为利用太阳能的
14、一个设备整体，也 称为太阳热水装置。目前，在市场上广为销售的家用太阳热水器，同样由上述的集 热器等四个部分组成。所以家用太阳热水器，实质上是一个最小的太阳能热水系统， 和采光面积几千平米的大型太阳热水系统原则上是一样的。 2、太阳能热水系统组成： （1）集热系统：热管式太阳能集热器； （2）辅助加热系统：空气源热泵和电； （3）控制系统：太阳能控制系统和远程监控系统； （5）储水箱 ：承压水箱和非承压水箱. 1.2 太阳能复合能源空调热水系统的优点 将太阳能复合能源空调热水系统与各种传统类型热水器加单冷空调器的组合进 行比较分析，得出太阳能复合能源空调热水系统单位产能花费相比其他系统较低， 具
15、有显著地优势。 太阳能复合能源空调热水系统是一种节能环保且高效的空调热水系统，其制冷 性能系数比传统系统高出很多，总体性能 COP 值平均 4.83，最高可达 5.34，而单独 加热水模式下的能效比高达 5.78。 体系的换热器制冷剂流路的分路匀称性和水循环的流量巨细是影响该体系团体 性能系数 COP 的重要因素。通过热泵空调热水系统和太阳能系统的有机结合，该系 5KW 复合能源空调热水系统 5 统在全年都能很好的满足制冷与生活热水需求。 2 原始设计资料和技术条件 1.使用环境条件： 室外空气温度-10/40， 2.空调器制冷量： 5000w； 3.制冷方式： 蒸气压缩制冷循环 4.制冷剂：
16、 HCFC 类或 HFC 类 3.系统热力计算 3 制冷剂的选择与热力计算计算 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环中的工作介质，制冷剂在制冷机中循环流动， 通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷的目的。简而言之， 制冷剂就是制冷系统中传递能量、实现循环的工作介质2。习惯上又称制冷剂为制 冷工作介质或简称工质。乙醚是最早使用的制冷剂，当前，能用作制冷剂的物质有 80 多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。本世纪 30 年代氟里 昂制冷剂的出现，对制冷技术产生了推动作用。由于其无毒、无味、不燃和无爆炸 等优点，且腐蚀性小，热稳定性和化学稳定性好，逐步成为一种较理想的制冷剂， 得到了广泛的应用。 早期使用的制冷剂有乙醚、二氧化硫、氯化钾、二氧化碳等。由于其本身的缺 点,现除二
