《毕业设计论文30kw空气源热泵热水器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文30kw空气源热泵热水器设计（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 30kw空气源热泵热水器设计 学生姓名 专业班级 热能与动力工程10-2班 学 号 院（系） 机电工程学院 指导教师（职称）完成时间 2014年5月25日 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 空气源热泵热水器的概况11.1.1 空气源热泵热水器的研究背景及意义11.1.2 空气源热泵热水器的国内外现状21.2 空气源热泵热水器的工作原理51.3 空气源热泵热水器的优缺点51.3.1 空气源热泵热水器的优点51.4 空气源热泵热水器的发展前景72 设计方案选择与论证82.1 制冷剂82.1.1 制冷剂的概述82.1.2 制冷剂的分类82.
2、1.3 制冷剂的选用原则92.1.4 制冷剂介绍与选择102.2 压缩机122.2.1 压缩机概述122.2.2 压缩机的比较132.2.3 针对30kw空气源热泵压缩机的选型152.3 冷凝器162.3.1 冷凝器概述162.3.2 冷凝器的比较162.4 蒸发器192.4.1 蒸发器概述192.4.2 蒸发器的比较193 设计计算213.1 系统的热力计算213.1.1 热泵系统的热力计算214 冷凝器的设计计算244.1 氟利昂套管式冷凝器的结构244.2 氟利昂套管式冷凝器的传热计算254.3 氟利昂套管式冷凝器的设计计算254.3.1 有关参数的选择及计算254.3.2 确定内管根数
3、264.3.3 传热计算264.3.4 冷凝器整体结构285 热泵蒸发器设计计算285.1 强制通风空气冷却式蒸发器的结构设计及计算285.2 蒸发器的设计计算315.2.1 初步的结构规划315.2.2 计算几何参数315.2.3 计算空气侧干表面传热系数325.2.4 确定空气在蒸发器内的状态变化过程345.2.5 循环空气量的计算355.2.6 空气侧当量表面传热系数的计算355.2.7 管内R134a蒸发时表面传热系数的计算365.2.8 传热温差的初步计算395.2.9 传热系数的计算405.2.10 核算假设的qi值405.2.11 蒸发器结构尺寸的确定405.2.12 R134a
4、的流动阻力及其对传热温差的影响425.2.13 空气侧的阻力计算425.2.14 蒸发器风机的选型436 压缩机的选型计算456.1 理论排气量的计算456.2 轴功率的计算456.3 压缩机选型466.4 压缩机的校核466.4.1 压缩机名义工况下的热力计算466.4.2 压缩机的选型及校核计算477 节流装置介绍与类型选择497.1 热力膨胀阀的选型527.1.1 热力膨胀阀名义工况下的热力学计算527.1.2 选定热力膨胀阀538 其他辅助设备的计算与选型558.1 干燥过滤器计算与选型558.2 气液分离器的计算与选型568.3 油分离器588.4 视液镜598.5 截止阀的选取60
5、8.6 电磁阀的选取608.7 分流头的选择628.8 压力控制器的选择638.9 高压储液器639 储水箱659.1 热水箱的组成669.1.1 外壳669.1.2 内胆669.1.3 保温层669.2 热水箱的设计67结束语69致 谢70参考文献7130KW空气源热泵热水器设计摘 要本文主要介绍了对30KW空气源热泵热水器的设计。该设计首先阐述了热泵热水器的工作原理及其优缺点，如高效节能，环境效益显著等等。其次说明了有关空气源热泵热水器的方案选择和论证，并根据给定的工况对空气源热泵进行设计计算。最后，通过制冷剂制冷循环的热力计算、冷凝器的设计计算、蒸发器的设计计算、热力膨胀阀的设计计算，选
6、择压缩机、风机，并进行校核，在此设计的基础上选出其他的辅助设备，包括设备中其他附件的选择标准及要求、管路的连接与布置、制冷工况的选择、制冷剂的选择等。关键词 热泵/空气源/热水器/设计 THE DESIGN OF 30KW AIR SOURCE HEAT PUMP WATER HEATERABSTRACTThis paper mainly introduces the design of 30KW air source heat pump water heater. The air source heat pump water heater design first described the
7、 working principle and its advantages and disadvantages, such as energy efficient, environmental benefits are remarkable and so on. Secondly, the air source heat pump water heater shows the program selection and verification, According to the given conditions on the design and calculation of air - s
8、ource heat pump. Lastly, the compressor and fan were selected according to the thermodynamic calculation of the refrigerant refrigeration cycle, design and calculation of the condenser and the evaporator design calculations. In addition other auxiliary equipments were selected based on the design, i
9、ncluding selection criteria and requirements, piping connection and arrangement, cooling conditions the choice of refrigerant selection.KEY WORDS heat pump, air source, water heater, design1 绪论2006年2月16 日，旨在限制温室气体排放、遏制全球变暖的京都议定书生效， 大力鼓励、推广绿色环保的新能源及其应用产品成为必然的选择。而能源紧张、拉闸限电、 燃气涨价等问题的凸显唤起了人们对能源战略应用的重新思考
10、，同时,也将人们的目光引向了新型能源的开发与利用，这促使传统的、高能耗的家电产品逐步退出市场。随着生活水平的提高，人们对居住环境的要求逐步提高，与此同时对能源的需求也逐步增加，能源供需间的矛盾也日益突出。能源便成为当今各个国家可持续发展中的重要课题。我国经济已经经历了近 30 年的高速增长，而支持我国经济快速发展的基础之一是能源利用水平的迅速提高。但是随着经济规模的迅速扩大，能源资源缺乏、结构不够合理、环境污染严重等问题日益突出。党的十八大提出了到2020年国内生产总值要比2000年再翻两番的宏伟战略目标，这对能源安全等问题提出了更高的要求。在新的形势下，我国有必要大力发展可再生能源，。而热泵
11、产品是当今世界先进的节能产品之一，空气源热泵热水器就是在这种背景下被人们所重视及推崇起来的。1.1 空气源热泵热水器的概况1.1.1 空气源热泵热水器的研究背景及意义能源是人类社会求生存和发展的物质基础，中国作为一个能源消耗大国，人口众多，能源相对匮乏，自然资源总量排在世界第七位， 能源总量约4 万亿吨标准煤，居世界第三位，而人均能源占有量约为世界平均水平的40%。尽管我国人均用能不及世界平均人均能耗水平的一半，但能源消费总量已达世界第二。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能量的67%，这是导致环境严重污染、生态逐年恶化的根本原因之一。因此，大力开拓新能源与可再生
12、能源的实际应用成为我国解决能源紧张和保护生态环境的重要战略任务。空气源能是新能源与可再生能源的重要组成部分。空气源能量巨大，是取之不尽用之不竭的能源。空气源能的利用不像地球上所蕴藏的常规能源那样，可能会在几百年后就完全枯竭。空气源能分布广阔，获取方便，不需要开采和运输，使用安全卫生，对环境无污染，是当之无愧的清洁能源。空气源能的利用具有巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。近年来随着资源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，合理利用自然资源，保护环境，减少常规能源消耗，已成为暖通空调行业需要面对的一个重要问题。为了使空调行业走可持续发展的道
13、路，有必要对其技术进行创新。空气源热泵供热空调系统是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的环保型的新型空调系统。作为一种有效的节能绿色产品，空气源热泵将在我国建筑空调系统中发挥越来越重要的作用。因此，空气源热泵技术在我国有着广阔的应用前景，它的应用将产生重大的经济效益和社会效益。1.1.2 空气源热泵热水器的国内外现状1.1.2.1 国外研究状况1824年，卡诺提出热-功转换概念，即“卡诺循环”，奠定了热泵的理论基础。1850 年，开尔文在此理论基础上，提出了“逆卡诺循环”的热泵概念。从此以后，世界各国开始对热泵技术进行研究，热泵产业得到了很大的发展1。 从我国看来，热泵热水
14、器或许还是一种新产品。但事实上，这种产品在海外已经发展多年。在20世纪60年代，世界能源危机爆发，热泵热水器受到充分的重视，欧美发达国家的政府和企业都投入了大量的资金用于开发热泵热水器产品，目前，热泵热水器在欧美发达国家已经比较成熟。据悉，在大多数欧美发达国家，热泵产品已经进入了大多数家庭。澳大利亚的Quantum公司，从上世纪70年代生产出家用空气源热泵产品至今，有的产品已正常运行了十几年，其性能得到了用户的肯定。现在，国外的空气能热泵热水器市场已经相当成熟，在一些发达国家使用的比例高达70%。而日本、新加坡、马来西亚等与中国毗邻的国家，热泵热水器使用也比较普遍。特别是日本，具备节能优势的热泵热水器近年来使用量急速上升。据记者了解，热泵热水器从2001年开始进入日本家庭，日本资源能源厅对热泵蓄热空调系统给予设备投资补助，到2005年4月，日本已经有2.1万座楼房使用了热泵热水器。在日本，这种产品进一步普及的主要困难是价格太贵，每台热泵热水器售价60万日元(1美元约合110日元)，即使有政府补助，也比一般热水器贵15万日元。目前，各制造厂家正在想方设法降低制造成本，使热泵热水器的价格更能让人接受。同时，政府也正在增加
