1、 郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 3kw 分体式水源热泵 空调机组设计学生姓名 专业班级 热能 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 3kw 分体式水源热泵空调机组设计目录摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 热泵简介 .11.1.1 背景介绍 .11.1.2 热泵的定义及其原理 .41.1.3 热泵的分类 .51.2 水源热泵 .61.2.1 水源热泵的发展 .61.2.2 水源热泵机组组成及原理 .101.2.3 水源热泵的特点 .111.3 总结 .122 水源热泵系统的设计步骤 .133 水源热泵系统的设计 .153.1 制冷剂论证
2、 .153.1.1 制冷剂的选用原则 .153.1.2 制冷剂的分类 .163.1.3 制冷剂的选用 .163.2 热力计算 .183.3 压缩机的选择 .203.4 冷凝器的设计计算 .213kw 分体式水源热泵空调机组设计3.4.1 冷凝器分类 .213.4.2 冷凝器的传热管选择及参数计算 .233.5 蒸发器的设计计算 .263.5.1 蒸发器的选型 .263.5.2 蒸发器的设计计算 .283.6 外购配套零部件的选择计算 .323.6.1 节流机构的选择计算 .323.6.2 热力膨胀阀的选择 .323.6.3 气液分离器的选择计算 .333.6.4 油分离器的选择计算 .343.
3、6.5 油过滤器的选择计算 .353.6.6 干燥过滤器的选择计算 .363.6.7 截止阀的选择 .373.6.8 油冷却器 .383.6.9 止回阀 .393.6.10 电磁阀的选型 .403.6.11 视液镜的选型 .414 机组系统的维护与保养 .424.1 机组运行中的一般维护和保养 .424.1.1 机组水系统的反冲清洗 .424.1.2 机组水系统的设施 .434.1.3 机组制冷系统的清洁 .433kw 分体式水源热泵空调机组设计4.1.4 机组制冷系统吹污的一般要求 .434.1.5 机组制冷系统的检漏 .444.2 制冷运转的操作规程 .444.2.1 制冷运转前的检查 .
4、444.2.2 制冷运转的启动程序 .444.2.3 机组的的运行控制 .44结束语 .46致 谢 .46参考文献 .483kw 分体式水源热泵空调机组设计I3kw分体式水源热泵空调机组设计摘 要水源热泵是一种利用地下水地热资源既可供热又可制冷的高效节能空调系统。它通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能的转移，从而达到高效、节能、环保的效果。本文首先介绍了热泵系统的原理、特点、应用以及研究发展方向。其次，详尽介绍了水源热泵系统的对比与研究，再次，说明了设计过程，包括换热器的热力计算、结构计算、阻力校核，并按照设计题目完成计算说明书。在整个水源热泵设计过程中，热力计算是首要因素，它包括温
5、差、传热系数和换热面积等的设计，这部分内容适合各种类的热泵系统。结构设计主要是设计热泵系统的蒸发器和冷凝器，本系统蒸发器采用套管式，冷凝器也采用套管式，要确定换热管数量以及其他相关尺寸等。关键词: 水源热泵/节能/环保/应用前景3kw 分体式水源热泵空调机组设计IIThe design split type water source heat pump air conditioning unit of 3kwABSTRACTIn todays society, environment pollution and energy crisis has become a top priority o
6、f threats to human life, and how to solve this problem has become a topic of all mankind. The water source heat pump is an air conditioning system of high efficiency and energy saving, which can both heat and be cooling by use underground water resources. It through a small amount of high power inpu
7、t, realize transfer of heat from low to high, so as to achieve the high efficiency, energy saving, environmental protection effect.Firstly, the paper introduces the principle of heat pump system, character-ristics, application and research development. Secondly, it describes the differences of other
8、 heat pumps in detail. Thirdly, the paper notes the design process, including the heat exchanger calculations, structural design, the resistance calculations. Finally, it completes the calculation in accordance with a design manual. In the design process, thermal calculation is the primary factor. T
9、he thermal calculation includes tempera- ture, heat transfer coefficient and heat transfer area, and other calculations, which are the same parts of other heat pump systems. Structural design is to determine the size of heat pump system evaporator and the condenser. Plate heat exchanger is used as t
10、he system evaporator and shell and tube heat exchanger is used as the condenser. Structural design is to calculate the plate number, the number of tubes and other relevant dimensions.3kw 分体式水源热泵空调机组设计III3kw 分体式水源热泵空调机组设计IIIKey word: water source heat pump,energy saving,environmental protection,appli
11、cation prospec3kw 分体式水源热泵空调机组设计11 绪论1.1 热泵简介1.1.1 背景介绍当今社会中能源和环境污染问题是人们面临的重大问题之一。能源是现代社会生活的物质基础，但近些年来随着人口和经济的迅速增长，能源消耗加剧，环境污染日益加重。人们生活与能源消费息息相关，人的生活中各个方面都需要消耗大量的能源。随着社会的发展世界各国生产用电大幅度增加。特别民用电量比例增大。同时随着人们对舒适生活条件的要求提高，用于采暖和空气调节用能量平均以 5%左右的速度增长。因此，采暖和空气调节的节约能源问题十分重要。重视和研究热泵装置是解决当前供热、通风和空气调节上用能源的供需矛盾，减少环
12、境污染的有效而可靠的办法之一。借助热泵装置，人们能把自然界或废弃的工业低温余热，变为较高温度的有用热能，供应生产和生活上的需要。随着热泵及其各种驱动装置的研制和热泵系统的试验研究工作的开展，热泵技术将在我国得到日益广泛的应用，在节能工作中发挥应有的作用。早在 1912 年，瑞士的 HZoelly 首次提出利用浅层地热能(水源能)作为热泵系统低温热源的概念，但由于当时一次能源充足，用热泵供暖的社会需求不足，导致热泵技术没有得到重视和发展。直到 1948 年，Zoelly 的专利技术才真正引起普遍的关注，尤其是欧洲和美国。20 世纪 50 年代，美国和欧洲国家开始研究和利用水源热泵，但当时能源价格
13、较低，使用热泵系统并不经济，因而没有得到推广。但是随着人们生活水平的提高以及人们对矿物燃料在迅速枯竭以及大量消耗矿物燃料带来的严重的环境污染这一严峻性的全球问题的重视，具有显著节能、环保特点的水源热泵得到了迅速发展 1。水源热泵技术是可利用地下浅层地热资源(也称地能，包括地表水、岩土体或地下水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统，它采用热泵原理，即通过少量的高位热能的输入，把不能直接利用的低位热能转化为可以利用的高位能，从而达到节约部分高位能的目的。1974 年以后，由于石油危机的出现和环境的恶化，引发了人们对新能源的开发和利用，因而开始了对水源热泵的研究和利用。3kw 分体式水源热泵空调
14、机组设计220 世纪 70 年代石油危机以后，美国和加拿大开始在建筑物的供热和空调中大量采用水源热泵技术，但此时主要采用水平埋管的方式，自 20 世纪 80 年代以来，在北美也形成了利用水源热泵建筑物进行冷热联供的研究和工程实践的新一轮高潮，技术逐渐趋于成熟。这一阶段的水源热泵主要采用垂直埋管的换热器，埋管的深度通常达 100-200 米，因此占地面积大大减小，应用范围也从单独居民的空调向较大型的公共建筑扩展。如今国外在水源热泵的应用方面已趋于产业化，热泵技术已经比较成熟。而在我国，对于水源热泵技术的研究才刚刚起步，同国外相比，还存在着差距。在中国的传统的空调系统概念中，由于国家的经济发展状况
15、和政策的影响，在相当长的时期中，北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，在南方以水冷机组解决夏季制冷问题。在二十世纪八十年代以后，制冷机组的方式开始多样化，此时，出现了溴化锂机组、风冷机组，机组的容量也从原有的大中型机组过渡为大中小型机组，在二十世纪九十年代以后，对于取暖方式也开始有新的尝试和探讨，特别是随着可持续发展和公众环保意识的提高，世界和中国能源利用的结构都正在转变，从原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。但是，替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题，可天然气和石油等都属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源，而水源热泵机组就是比较理想
16、的一种设备。虽然我国对水源热泵的研究和应用较晚，但发展势头很好，水源热泵发展已列入国家新能源和可再生能源产业发展十五规划。1978 年-1999 年，中国制冷学会第二专业委员会举办了 9 届“全国余热制冷与热泵技术学术会议” ，从 90 年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有“热泵应用”的专题，2000 年 6 月 19 至 23 日，中美水源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了水源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广。在 2001 年宁波召开的全国热泵和空调技术交流会和 2002 年在北京召开的国际热泵会议上，国内外有关人士开始关注中国这个很有发展潜力的大市场 2。近几年来国内加强了地热源热泵的应用研究力度，自行研究和生产水源热泵机组的厂家已达几十家，另外国外很多知名公司已经在中国设立了销售部。目前我国水源热泵工程正逐年增加，并取得了初步效果。采用水源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率,减少温室效应气体和其它燃烧产生的污染物的排放,是一种可持续发展的建筑节能新技术。水源热泵适用范围广,运行费用低,节能和环保效益显著,并且在北美和欧洲
