【正文】 雖然本次畢業(yè)設計已經結束了，但是由于設計經驗不夠，還存在著很多不足之處需要今后繼續(xù)的研究，主要有以下幾個方面：本文在設計熱泵的時候進行了相應的簡化，很多實際的影 響因素都被簡化或者忽略，很多非主要部分沒有考慮； 本文只是對熱泵最主要部件 ——蒸發(fā)器和冷凝器進行較為詳細的設計，而對其他輔助設備等均沒有能夠完全考慮和設計：由于本人水平有限，在算法的選用設計和實現上有很多不足之處，走了一些彎路，希望今后能找到一些更好設計方法和算法，提高計算精度，使計算更加簡單明了。 通過本次畢業(yè)設計，我對水源熱泵有了較為系統的認識。 本系統的蒸發(fā)量為 ，蒸發(fā)壓力為 315kPa，冷凝壓力 887kPa,忽略其他壓力損失，壓差為 572kPa，結合系統流量和蒸發(fā)量， 選取 ASTV4X（上海豐申）。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 依據循環(huán)熱力計算，可分別求得制冷劑進冷凝器時過熱蒸汽的體積流量及制冷劑從冷凝器排出時冷凝流體的體積流量，選取制冷劑在冷凝器進氣接管和初夜接管中的適當流速，即可計算出接管和出液管的內徑。K) 查 水性質表 雷諾數 Ref Re=udi/ν 18655 大于104水在管內湍流 水側表面?zhèn)鳠嵯禂? hw,i W/(m2傳熱管按正三角形排列，管板上相鄰管孔中心距為 ㎜，管數最多的一排管不在管中心線上。 表 紫銅低翅片管參 表 項 目 符 號 單位 計算公式或數據來源 數 值 備注 管子規(guī)格 選用 φ16 銅管 翅節(jié) 距 sf mm 查得 翅厚 δt mm 查得 翅高 h mm 查得 管內徑 db mm 查得 翅頂直徑 dt mm 查得 每米管長翅頂面積 ad m2/m ad=πdtδt/ sf 每米管長翅側面積 af m2/m af=π（ dt2 db2） /(2 sf) 每米管長翅間管面積 ab m2/m ab=πdb(sfδt)/sf 每米管長管外總面積 aof m2/m a0f=ad+af+ab 紫銅的 導熱系數 λ W/(mk/W,Rr,s=K) 查 R134a 性質表 制冷劑密度 ρ kg/m3 查 R134a 性質表 普朗特數 Pr 查 R134a 性質表 雷諾數 Re Re=Gde/μ 6412 努塞爾數 Nur,s Nur,s=南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 17 過熱段傳熱系數 hr,s W/(m2s) G=qm,r/(50As) 普朗特數 Pr 查 R134a 性質表 汽化潛熱 r kJ/kg 查 R134a 性質表 雷諾數 Re Re=Gde/μ 液相表面?zhèn)鳠嵯禂? hr,l W/(m2K) 查水性質圖表 傳熱系數 hw W/(m2 制冷循環(huán)熱力狀態(tài)參數 表 制冷循環(huán)熱力狀態(tài)參數 狀態(tài)點 符 號 單 位 參數值 參數來源 0 t0 ℃ 2 根據 t0確定蒸發(fā)壓力 p0，作等壓線交飽和氣體線得 0 點，查圖或表 p0 102kPa h0 kJ/kg 1 t1 ℃ 7 p0的等壓線交 t1，查 lgph圖 v1 m3/kg h1 kJ/kg 2s t2s ℃ 過 1 點作等熵線，與 p2等壓線交點 2s h2s kJ/kg 2 t2 ℃ 由公式求得 h2 p2 102kPa h2 kJ/kg 4 t4 ℃ 30 h4=h5 h4 kJ/kg 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 11 設計計算 熱泵系統熱力計算 表 熱泵系統熱力計算 項 目 符號 單 位 計算公式或數據來源 數 值 備注 冷凝溫度 tk ℃ 選用 35 蒸發(fā)溫度 t0 ℃ 選用 2 吸氣溫度 tx ℃ 選用 7 過冷度 ΔtG ℃ 選用 5 過 熱度 Δtr ℃ 選用 5 蒸發(fā)器出口溫度 t1′ ℃ t1′=t0+Δtr 7 蒸發(fā)器出口比焓 h1′ kJ/kg 查 R22 性質表 冷凝器出口溫度 t4 ℃ t4=tkΔtG 30 冷凝器出口比焓 h4 kJ/kg 查 R22 性質表 蒸發(fā)壓力 p0 MPa 查 R22 性質表 冷凝壓力 pk MPa 查 R22 性質表 壓縮機入口比體積 ν1 m3/kg 查 R22 性質表 壓縮機吸氣焓 h1 kJ/kg 查 R22 性質表 單位質量制冷量 q0 kJ/kg q0=h1h5= 制冷劑質量流量 qm,r kg/s qm,r=Q0/q0 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 續(xù)表 項 目 符號 單位 計算公式或數據來源 數 值 備注 冷凝器單位熱負荷 qk kJ/kg qk=h2h4= 冷凝器熱負荷 Qk kW Qk=qm,rq k 理論比功 ω kJ/m3 ω=h2h1= 壓縮機實際輸氣量 qvs m3/s qvs=qm,rν1 制冷系數 ε ε=q0/ω 卡諾循環(huán)制冷系數 εc εc=T0/(TkT0) 熱力完善度 η η=ε/εc 機械效率 ηm 取用 電動機效率 ηmot 取用 壓縮機輸入功率 P kW P=qm,rω/ηmηmot 能效比 EER EER=Q0/p 壓縮機的選擇 選擇壓縮機：美國谷輪公司（ Compeland）的 ZR250KCTWD 壓縮機 ZR 系列渦旋壓縮機技術為中高溫空調應用提供了出眾的解決方案，高可靠性、高能效比。要求機組結構緊湊 ,占用面積小 ,使用方便 ,運行安全。在中國的能源消耗中，建筑耗能的比例相當高。在未來的幾年中，中國面臨著巨大的 能源壓力。 五、 “三聯供 ”提高生活品質 [25]： 水源熱泵系統可供暖、空調，還可以供生活熱水，一機多用，一 套系統可以替換原來的鍋爐加空調兩套裝置或系統。而且其自動控制程度高，使用壽命可達到 15 年以上 [23]。 其中可以利用的水體，包括地下水或河流和湖泊以及海洋等。 3） 壓縮機排出的高壓氣態(tài)制冷劑進入冷凝器 ，放出熱量傳水，凝結成高壓液體。 4） 高壓液體流經膨脹閥節(jié)流，變成低壓低溫的氣、液兩相混合物，進入蒸發(fā)器，其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸收水中的熱量，產生的低壓蒸汽再次被壓縮機吸入。 水源熱泵機組組成及原理 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 水源熱泵機組主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器 4 個部件組成，通過管道將它們連成一個密封系統。目前國內多家大學和研究機構都在對水源熱泵進行研究。水源熱泵機組在上世紀 60 年代的美國加利福尼亞州開始應用。 一、機械壓縮式熱泵 機械壓縮式熱泵是一種以機械能驅動的熱泵。 四、太陽能熱泵 太陽能是一種無窮無盡，無公害的干凈能源。其缺點是：熱泵裝置必須靠近水源，或設有一定的蓄水裝置；其次，對水質也有一定的要求，應進行水質分析后采用合適的換熱器材質和結構型式，以防止出現腐蝕等問題 [10,11]。 其主要特點是：室外空氣的狀態(tài)參數隨地區(qū)和季節(jié)的不同而有很大的變化，這對熱泵的容量和制熱性能系數影響很大 [6]；一般來說，當室外空氣相對濕度大于 70%，溫度為 3 ～ 5℃ 時，機組室外換熱器就會結霜，致使空氣源熱泵的制熱量、制熱性能系數和可靠性下降；空氣的熱容量小，為了獲取足夠的熱量，則需要較大的空氣量，因而風機的容量較大，致使空氣源熱泵裝置的噪聲較大 [7,8]。 左圖為熱泵的工作原理圖，高品位能量驅動熱泵將低溫熱源的熱量收集并傳遞給高溫熱源。借助于熱泵裝置，人們能把自然界或廢棄的工業(yè)低溫余熱，變?yōu)檩^高溫度的有用熱能，供應生產和生活上的需要。在一些工業(yè)發(fā)達國家，現代化水平較高 的城市，民用電量比例很大。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒 論 熱泵簡介 背景介紹 能源和環(huán)境污染問題是當今世界面臨的重大問題之一。其次，詳盡介紹了水源熱泵系統的對比與研究，再次，說明了設計過程，包括換熱器的熱力計算、結構設計、阻力校核，并按照設計題目完成計算說明書。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 水源熱泵是用水作為熱泵的低位熱源的熱泵裝置，源源不斷的將水中的低位熱能向高溫熱源傳遞，與其他形式的熱泵相比具有很多優(yōu)點。 在整個水源熱泵設計過程中 ， 熱力計算是首要因素，它主要包括溫差、傳熱系數和換熱面積等的計算，這部分內容適合各種類的熱泵