热能与动力工程开题报告

1、毕业设计开题报告1 任务及背景本次毕业设计为宣城市一普通住宅房间（面积约为16平方米）设计一冷暖分体挂壁式家用空调。室外气象参数以宣城地区为例，对家用空调的主要设备进行设计计算和选型。主要任务：（1）根据建筑物所在地确定室外冬、夏季设计计算参数；（2）确定房间的冬夏季设计参数 ;(3)房间的冷（热）、湿负荷的计算；（4）空调方案的确定；（包括流程、制冷剂的选取，蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置的选型）（5）选择合适的空调工况参数，进行热力性能的计算；（6）在夏季工况进行压缩机、蒸发器、冷凝器、和毛细管的设计计算和选型.(7)在冬季工况对主要设备进行校核。 2 应用性和先进性：

2、0; 随着我国社会的进步和发展使得人类与建筑环境空间的关系越来越密切，人们对现代生活及工作环境的质量要求也越来越高。因此随之暖通空调也进步获得了较快的发展，其理论日臻完善，应用日趋成熟，设备加速更新换代，系统不断演化、创新，其新产品、新技术、新材料更是层出不穷。  目前社会已经步入高新科技与网络经济、知识经济时代，因此对建筑环境的全面质量控制需求已进一步提了出来。同时我们也提出了可持续建筑或绿色建筑的新概念来进一步改善和提高我们的生活及工作环境。尤其是在充满雾霾的今天，人们对健康的要求越来越关心，暖通空调的目的和任务已远不限于为人类活动创建适宜的建筑环境，更着眼于室内环境质量的全面提

3、升。在人们生活工作环境不是很理想的今天暖通空调当前最重要的就是承担起节能减排的重任，这是大环境和行业所处的位置，以及整个建筑节能的环节中所要承担的重要作用。  暖通空调业发展一直以来遵循能、环保、可持续发展的原则，一直在保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略等问题上努力创新发展技术。具体包括：供暖技术、通风技术、室内环境质量、燃气空调、蓄能技术、公共建筑HVAC、可持续发展能源技术与暖通空调、节能环保设备的开发、空调通风系统和设计进展、模拟与分析技术、智能控制、施工安装和运行管理、制冷技术等技术。3 发展前景：  随着中国经济持续保持健康上升势头，人民的生活水

4、平也不断提高，居住环境不断改善，健康、环保居住的概念受到普遍重视，进一步促进了对暖通空调的需求。它的应用已经成为人类提高生活质量、创造更大价值、谋求更快发展的必需品。它不仅正在日益广泛地为人类提供良好的生产、生活、学习、休憩、购物及文化娱乐等空间，更要为人类从事社交、经贸及高智力劳动等活动提供必要的环境保障。中国暖通空调行业经过几十年的发展，目前已经成为全球市场最大、增长速度最快的国家，其中家用空调的生产规模列居世界第一位。  再者与暖通空调行业发展最为关联的建筑业、房地产发展的需求。到2008年为止，我国城市化率约为45%。至2020年，预计中国约有2亿人口迁移进入城市居住和工作。

5、至2050年，中国城市化率将提高到70%左右，将建造600亿平方米的新建建筑。在2020年之前，新建建筑面积增长速度还将保持在每年15-20亿平方米。而且随着GDP增长速度、采暖空调范围的扩大（空调北上、采暖南扩）、居民收入的可持续增加等方面都会对行业发展起到促进作用，并且目前约有300亿平方米的既有建筑等待改造以此来改变室内环境及空气品质。  就整个制冷行业来说，主要为国民经济各个部门提供重要装备，发展到现在已经算得上是一个大行业了，在整个国民经济领域中承担的任务越来越重。纵观中国空调发展，大致可划分为四个阶段。80年代初起步，开始就进入了后风扇时代，典型特征就是这个时期满足了消费

6、者对温湿度调节的要求，空调的功能仅限制于制冷制热，技术含量低。自90年代中期具备多种健康技术的空调问世，标志着中国空调进入了纯空调时代，这个时代的最显著标志就是空调成为真正意义的空气调节器。不光调节空气的温度，对空气的舒适度也进行了调节，满足了消费者预防“空调病”的需求。随着世界空调技术的发展，进入新千年各国政府都对空调的节能标准提出了要求，中国空调进入了超空调时代，其显著特点就是空调不仅仅是空调还要能满足节能环保的要求，以网络信息融入家电产品之中。网络时代意味着产品的个性化、信息化、以及开放性。      新世纪的第五个制冷年度转眼过去，在这

7、段时间里，中国空调经历了多变的过程和价格战的动荡，但无论外部怎样变化，中国空调业的发展趋势却愈加明朗。      直流变频是主流：变频空调是目前空调消费的流行趋势。它与一般空调比，有着高性能运转、舒适静音。节能环保、能耗低的显著特点，它的出现从而改善了人们的生活质量。      无氟空调：大势所趋 。臭氧层的破坏是当前全球面临的重大的环境问题之一，由于以前空调业所采用的传统制冷剂对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，对大气造成破坏，因而无氟空调是众所期待的产品。近年来以海尔空调为

8、代表的无氟空调的出现，标志着无氟空调时代的来临。  健康：多种技术的精华组合。健康是空调业发展的又一主题。以前的空调采用了多种健康技术，如负离子、离子集尘、多元光触媒等，这些技术的运作使空调产品的健康性能得到了极大提升。而像海尔空调那样，把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。  节能减排是一个永恒的主题。空调的能耗很大，如何将机组的能耗降下来，已经成为首要问题，随着越来越多的家庭陆续添置更多的家电，造成国家电力供应紧张，用电缺口越来越大，能使用其它能源

9、代替使用电能，也将是未来的趋势所在。目前的空调主要有两种功能，要么是夏天制冷供应，要么就是冬天制热取暖，如果再把供应热水的功能加上去就更好了。       通过分析中国空调业的发展趋势，我们看到我国空调产业正通过技术创新、服务升级来引领这场潮流。同时，我们也看到，随着进入WTO后中国逐步走向世界市场，中国空调业正在逐步摆脱低层次的价格竞争，走上价值竞争的道路。 现代暖通空调科学与技术正是以这种高新科技应用和高水准的环境品质要求为背景，以促进人居环境舒适性、健康性为目的，以保护地球环境及有效利用能源等基于可持续发展观点为原则，从而得以在

10、更高的甚至全新的层面上加速进步与发展，在未来，暖通空调技术一定是按照节能、环保、减排、健康、舒适、智能等方面去发展：  1）低碳城市：在城市化进程中以低碳排放、高能效、高效率为特征来进行“低碳城市”的规划设计与建设，在城市中推广能有效节能减排的低碳技术；  2）低能耗、超低能耗、零能耗建筑，可再生能源系统；  3）产业结构的调整和技术升级：通过产业结构调整和技术升级，使我国的产业结构从重化工向高新技术业、服务业等行业转型，增加对暖通空调的需求；  4）高新技术：信息产业、IT技术、生命科学、宇航技术等新型产业的兴起，提高产品的质量和效率都离不开更好的生产

11、环境，因此对暖通空调行业提出了更高的要求。 4 空调系统的分类及比较 4.1按照空气处理设备的设置情况可分为：  1.集中式系统所有空气处理设备，如风机、冷却器、加热器、加湿器和过滤器等都设置在一个空调机房内，一般适用于单体中小型建筑。  2.半集中式系统采用集中的制冷机房和锅炉房，分散的空调机房设有冷热交换器供给各个不同要求的场所使用，还包括分散在被空调房间内的二次设备（又称末端设备）。一般酒店及宾馆基本上均采用半集中式系统。  3.全分散系统没有集中空调机房，完全采用组合式设备对各房间进行空调。带有制冷机组的空调器属于这类系统。这种机组把冷源、热源和

12、空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统，一般这种系统适用于高级住宅建筑。  集中式和半集中式系统也可统称为中央空调。而全分散式系统也可称为局部空调。中央空调和局部空调相比，具有以下优点：  空调效果好；   可送新风，保证室内空气新鲜度；  设备材料价格便宜，投资低；  运行管理灵活方便，运行费用低；  故障少，便于维修； 设备寿命长，耐腐蚀；  振动小，噪声小；  易与装饰配合，达到现代建筑的

13、高档，舒适和美观的目的。4.2按照负担室内负荷所用的介质种类可分：  1.全空气式空调系统是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。由于送风量大，室内空气的污染小，如果设置回风机，过渡季节就可以用全新风，而且没有像风机盘管之类的二次设备暴露在室内。但由于风道尺寸大，所占空间亦大，空调机房也占很大面积。因为风机功率大，所以没有空气水系统节能。但大空间中送风射程较大的地方，工厂洁净室等只能用全空气系统。  2.空气水式空调系统（带新风的风机盘管系统）是指空调房间内的余热、余湿由空气和水共同负担的空调系统。系统用风机盘管或诱导器对空调房间内的空气进行热、湿处理，

14、而空调房间所需要的新鲜空气则由集中式空调系统处理后，通过送风管送入各个空调房间内。空气水系统既解决了全水式空调系统无法通风换气的弊端，又克服了全空气式系统要求风道截面积大，占用建筑空间多的缺点。其缺点是末端机组所设的过滤器性能较低，对于净化程度要求较高的房间不能使用。其次机组振动大，容易产生噪声，尤其因为配备了供回水管及凝结水管，因此施工不当就会引起漏水，破坏吊顶装饰。此类空调系统多用于大型建筑物设置空调的场合。  3.全水式空调系统是指空调房间内的余热和余湿全部由冷水或热水来负担的空调系统。因无风道，占建筑空间最少；由于仅仅靠水来消除余湿余热，并不能解决房间内的通风换气问题，因此没

15、有新鲜空气送进房间，所以室内空气污染严重，它只适用于标准不高或低标准宾馆，室内人员少，外窗有渗透风的地方。  4.制冷剂式空调系统制冷剂式空调系统是指空调房间的热湿负荷直接由制冷剂负担的空调系统。制冷机组中的蒸发器直接放置在室内来吸收余湿余热，以达到调节室内空气温度湿度的目的。但由于制冷剂管道不便于长距离输送，因此这种系统不宜作为集中式空调系统来使用。5 方案的选择5.1 流程选择  通过比较各种制冷流程，选择一种适合于家用空调的流程。  单级压缩蒸汽制冷机是指将制冷剂经过一级压缩从蒸发压力压缩到冷凝压力的制冷机，在制冷系统内相继经过压缩、冷凝、节流、蒸

16、发四个过程而完成一个制冷循环。  两级压缩制冷循环是制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分为两个阶段（先经过低级压缩到中间压力，中间压力下的气体经过中间冷却后再到高压级进一步压缩到冷凝压力）的制冷循环。其制冷循环能够获得比单级压缩蒸汽制冷更低的温度。  复叠式制冷循环常用的两级复叠制冷装置，由高温级和低温级两部分组成，不同的制冷剂在不同的循环系统内，结构较复杂，但能获得更低的温度。  综上所述，对于家用空调这一小型制冷系统，我们应选用单级压缩制冷循环的工艺流程。 5.2 冷凝器的选择  通过对各种冷凝器的比较，选择一种适合于家用空

17、调的冷凝器。  冷凝器按冷却方式可分为水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、蒸发式冷凝器。目前在制冷量小于10KW的小型氟利昂制冷装置如冰箱、冰棒机、小型冷库、及各种空调机组中，除了广泛地采用空冷式冷凝器外，亦有不少采用套管式冷凝器和卧式壳式冷凝器，但从维护使用方便及相关的经济分析角度，应采用空冷式冷凝器为佳。自然对流空气冷却式冷凝器主要用于300L以下的家用冰箱或其它制冷量小于0.5KW的小型氟利昂制冷剂中。分体式家用空调机冷凝器安装在室外，不易使用水作为冷却介质，目前分体式家用空调机多采用氟利昂作为制冷剂，制冷量小，所以采用强制通风的冷却式冷凝器以空气为冷却介质。5.3 蒸发

18、器的选择  通过对各种蒸发器的比较，选择一种适合于家用空调的蒸发器。  根据蒸发器所冷却的介质来分，可分为冷却空气式蒸发器和冷却液体式蒸发器。首先由于家用空调的特性，蒸发器和冷凝器一样用选用冷却空气式。冷却空气式蒸发器有以下几种结构，管板式、吹胀式、单脊翅片式、冷却排管。其中管板式蒸发器制造工艺简单，不易破损泄漏，结构紧凑，冷冻效率高等优点，因此其常用于直冷式冰箱的冷冻室。吹胀式蒸发器目前在国内外家用冰箱用得十分普遍，其材料多由铝制成，优点是传热性好，设计管路合理；缺点是制造工艺复杂，制造周期长。单脊翅片管式蒸发器的特点是单位长度的制冷量小，工艺简单，并易于清洗，常在直冷式

19、双门双温电冰箱中用作冷藏室的蒸发器。小型制冷装置中的冷却排管一般为蛇形管式，通常为光管。在室内空气需要流通，因此蒸发器需配置风机来实现强制对流。  综上所述，家用空调的蒸发器应选用强制对流式。5.4 制冷剂的选择  通过对各种制冷剂的比较，选择一种适合于家用空调的制冷剂。  对制冷剂的要求，制冷剂应该具有较好的热力性质和物理、化学性质，具体要求有：1、临界温度不太低，以便在常温及普通低温下能够液化 。2、在工作温度范围内具有适宜的饱和蒸汽压力，以免外部空气从不严密处渗入系统。3、单位容积量大，粘度和密度小，以减少流动阻力。4、热导率高，不燃烧、

20、不爆炸、无毒，对金属不腐蚀、与润滑油不发生化学反应、高温下不分解。5、绝热指数小，可降低排气温度，有利于机器的安全运行和寿命提高。6、凝固温度低，具有良好的电绝缘性能。7、价格低廉、易于获得，对人类生态环境无破坏作用。8、单位容积压缩功小。 在无机物制冷剂中的氨和二氧化碳作为中温制冷剂，其热力学性质和热物理性质都和好，但由于它们分别是安全性不高和循环效率低不适用于家用空调。在卤代烷烃中R134a和R22其稳定性较高、热力学性质和热物理性都高于其它制冷剂，是目前应用最广泛的制冷剂，多用于小型制冷装置。R22比R134a的压力要高65%左右，在根据家用空调实际应用情况，其制冷剂应选R22。5.5 节流装置的选择  通过对各种节流装置的比较，选择一种适合于家用空调的节流装置 空调中常用的节流装置有热力膨胀阀和毛细管等。热力