220L空气源热水器毕业设计

1、本科毕业设计（论丈丿220L空气源热泵热水器设计学生姓名专业班级热能10-2班院（系）机电M呈学院指导教师（职称）完成时间2014年5月30日220L空气源热泵热水器设计IIABSTRACT 1绪论L1空气源热泵的概述1. 1. 1空气源热泵简介 1.1.2热水器的发展历史1. 1. 3空气源热泵热水器的特点和优势101.1.4空气源热泵热水器的发展前景111. 1. 5存在的问题131. 2热泵热水器系统运行原理142设计任务J63选择与论证163. 1制冷剂163.1.1制冷剂的分类173.1.2制冷剂的选择原则183.1.3制冷剂的确定193. 2压缩机213. 2. 1压缩机概述213

2、. 2.2压缩机的比较213. 3冷凝器243. 3. 1冷凝器概述243. 3.2冷凝器的比较253.4蒸发器273.4.1蒸发器概述273.4,2蒸发器的比较274设计计算284. 1设计工况的选择284. 2水箱的设计284.2.1水箱相关参数的计算29304.3循环热力计算4.4压缩机的选型4.5蒸发器的设计计算4.6冷凝器的设计计算4.7风机的选择5节流机构4.2.2隔热材料的选择5. 1节流机构简介303333414344445. 2热力膨胀阀的选择466其他辅助设备的计算与选型4761电磁阀的选择476.2油分离器的选择476.3气液分离器的选择486.4视液镜的选择496. 5

3、压差控制器的选取506,6干燥过滤器的选型5067贮液器的选择527设计部件选型汇总54结束语5555参考文献56近年来随着国家经济的发展卫生热水的需求量越来越大，尤其是酒丿上宾馆 等公共建筑。为响应国家节能的要求空气源热泵热水器在卫生热水制备上应用 得越来越广泛。本文主要介绍了空气源热泵热水器的工作原理、特点及其应用前景和面临的 问题，并设计一款220L空气源热泵热水器。本装置是以空调热水系统为主进行 设计，通过对题U的分析，选出合适的方案。然后进行热负荷的计算，进行压缩 机和辅助机构的选型；以及与压缩机相适配的冷凝器、蒸发器等进行设计计算, 选取合理的风机，通过对装置的各部件设计后，对装置

4、的整体布局进行设计，使 装置整体结构布局合理，紧凑。系统各主要部件及控制设计如下:冷凝器釆用套管式冷凝器，为减小其结构尺寸，内管采用紫铜管轧制的低翅片管。蒸发器采用的是强制风冷式翅片管式换热器，管子为紫铜管，翅片为铝翅片。系统压缩机采用的是谷轮全封闭涡旋式压缩机。关键词热泵/热水器/空气源220L Air Heat Pump Water HeaterABSTRACTIn recent years, as the countrys economic development, it demands more and more sanitary hot water especially in hot

5、els, guest houses and other public buildingsJn response to the national energy requirements, Air source heat pump water heater in the sanitary hot water prep oration is app lied more and more widely.This paper describes the air-source heat pump water heater works, characteristics and applications,be

6、sides it designs a 220L air source heat pump water heater .This device is designed priinarily for air conditioning water system by analysising the topic and selecting the appropriate option. Then it concludes the calculation of the thermal load, the compressor and the auxiliary selection mechanism;

7、And it selects the reasonable air blower with the coin pressor matched condenser, eva ponUor design and calculation,.through the design of the components of the device, the overall layout of the device is designed so that the entire apparatus reasonable structure. The major components and control sy

8、stem design are as follows:It selects tube-in-tube condenserAnd the inner tube ado pts low roiling copper finned tubes to reduce the size of the structure.The evaporator is used in forced air-cooled finned tube heat exchanger.lt usedcopper tube and aluminum finThe system uses a com pressor Cop eland

9、 hermetic scroll com pressor.KEY WORDS Refrigerant, Heat pump water heater ,Air source1绪论1空气源热泵的概述1.1.1空气源热泵简介热泵技术是一项新型的新能源技术,近儿十年颇受全世界科研机构的青睐 和关注。常人眼中的“泵，就是提高各种位置高度的机械设备，比如水泵是将水从 低的地理位置抽到高的地理位置。而“热泵，呗IJ是一种可以从周围环境中比如水, 上壤，空气等将品味低的热能，经过电力做丄，将高品位的能提供给人们加以合 理的利用。热泵是一种可以将热能从低温热源转移到高温热源的装置。生活中我们所接 触的低温热源

10、就是我们可以接触到的我们周围的空气，河流，海水，其至可以是 从工业生产设备中提取出来的工质，这些工质共有的特性是与周W介质具有相接 近的温度。热泵装置的工作原理可以说和压缩式制冷剂基本是一致的：在常见的 小型空调器中，无论在夏季用空调降温还是冬季用来取暖，都可以釆用用一套设 备来充分发挥他的效能。比如在冬季取暖时候，在空调中通过用换向阀将冷凝器 和蒸发器来调换工作，在夏季用空调降温时候，按照制冷丄况运行时，油压缩机 排出的制冷剂为高压蒸汽，经过换向阀或者四通阀进入冷凝器，高温高压的制冷 剂蒸汽通过换热被冷凝成为液体，经过节流阀进入蒸发器，然后在蒸发器中吸收 热量，将室内的空气冷却，蒸发后的制冷

11、剂蒸汽，经过换向阀被压缩机吸入，这 样循环，最终实现制冷循环。同理，在冬季需要取暖时候，提前将换向阀调制到 热泵的工作位置，然后压缩机排出的高压高温制冷剂蒸汽就通过换向阀流入室内 的蒸发器中，制冷剂蒸汽冷凝放热，通过换热将室内空气加热，达到室内取暖的U的，冷凝后的液态制冷剂则从反方向流经节流机构进入冷凝器，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽流过四通阀被压缩机吸入完成整个制热循环，这样就可以 将外界环境中的热量有泵吸入温度高的室内，故称为“热泵S下图为热泵工作原 理图冷IfMAdVt VV/环*A */ wato J压l銘5卅炉入SILi图1-1热泵工作原理在生活中凭借经验我们可以知道【码热水随着

12、时间的推移可以向空气中慢慢 放热，这是常说的散热，冷却成冷水，这表明热量可以从高温物体传到低温物体, 也就是从热水传到空气，那么可不可以逆向思维呢，将此过程反过来进行呢，可 不可以将能量从低温物体转移到高温物体中呢？由热力学第二定律可知：热量不 可能自发的从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。换句话说就是，热量不 可能自发地从温度高的物体传向低温物体，这是不可逆性，而热泵则是一种消耗 一定的机械能，将空气中的品位低热能送入高温物体以供所需的热量的设备，这 就是“空气源热泵”。1.1.2热水器的发展历史第一代热水器大功率燃气，其出水温度受环境条件的影响，水压也受气候条 件的影响，总体来说不稳定

13、也不易调节水温。歼外，燃烧高耗能并伴随有大量的 废气排放出来，使用寿命短。第二代热水器是大功率的电热水器。其主要病端也是高耗能，容易漏电伤及 无辜，出水量不足也就是其明显的一个弱点。除此外还有水温过高，内胆生垢严 重也会造成寿命短。第三代热水器是太阳能热水器，理论上最为节能【叽但是联系到实际生活, 比如现实环境中经常下雨，阴天或者北方冬季需要额外增加电辅助，就给电热水 器造成很大的安全隐患。最后，需要指出的是一般太阳能使用的真空管极易破毁 给维修带来麻烦，同样会造成使用年限低。第四代空气源热泵。结合前三者的优点，芬尼人针对空气源热泵价格高但功 能单一的1W况经过不懈努力终于于2005年研制出了

14、空气源热泵。其工作原理是 通过制冷剂或者冷媒将空气中的热量大量吸收，然后释放到冷水中，循环将水加 热，同时可以把低温空气释放到厨房或者其他需要制冷的地方用来制冷，此时的 低温空气已经失去大量能量。空气在失去大量能量的同时还有大量的水蒸气遇冷 冷凝，因而释放的冷气湿度大大降低了，这种效果可以和除湿相比美，因此，该 产品融合了中央空调制冷、厨房或者卫生间制冷、小地方除湿等功能于一体，很 大程度上提高了该产品的性价比和使用性能，为现代更多S裕家庭学受髙质量生 活提供了条件。LL3空气源热泵热水器的特点和优势I)空气源热泵热水器具有以下特点:1、可以提供超大水量：因为其水量根据实际悄况来定，水量足够调

15、用，可满足各种客户的不同时段不同的需求量。2、节约经济：可以从空气中获取大量的热能，能效比高达300%400%O还可以根据每个人的不同使用规律设定热水器的运行时间等，节省高额的费用J3、使用范M广：不会受到天气影响，在环境温度为l(rC42C下依然能够正常工作不受气候的影响。大可广泛应用到家庭、学校、宾馆、医院等等也可以 用于住宅小区，桑拿等集中供热。4、持久恒温：使用起来很简单，整个热水器全部用自动化只能控制系统，客户只需要第一次使用时候开一下电源，然后在以后的使用中就可以实现完完全全 的自动化运行，达到用户的制定水温时自动停机，低于用户的使用过程中完全实 现自动化运行，低于客户的U标水温时

16、系统就可以自动开机运行，实现一天24 小时随时都有热水用不用再浪费时间等待了。5、安全环保：在结构上水和电完全分离，而且无任何有毒气体排放或者燃烧,不容易受天气灾害的影响，使用起来很方便安全。6、防冻功能：很多都有智能化霜功能，确保热水器可以在很低的天气温度下运行，他可以按照室外的空气温度、机组运行时间、蒸发器翅片温度、冷凝器出 口温度等等多个参数综合起来判断自动进入化箱和退出化箱。7、安装方便：总体体积小巧，可以安装在任何地方，安装在室内不会占用室220L空气源热泵热水器设计内空间，当然还可以安装在室外的屋顶，地面等，也就是说可以露天放置，可以 实现远程监控，占用很少的面积，安装起来也很简单

17、，不需要另外设置机房。8、使用寿命长，维修费用很低，设备运行稳定，可以使用长达15年以上, 2）空气源热泵热水器具有一下优势:空气源热泵热水器和常规太阳能相比明显具有四个优势:1、投资少：如果达到相同的供水效果，投入空气热泵热水器的资金要比投入到常规太阳能产品的少很多，这是一很大优势，并且可以在用电很少时候使用 经济电能制热水储备。2、使用方便：常规太阳能产品容易受到天气影响，比如阴天，下雨，下雪,夜晚等W况下都不能正常工作，而空气源热泵热水器则不管雨天还是阴天还是下 雪天，夜晚或者阳光明媚都能照常工作，全天提供热水。3、运行成本低：常规太阳能当太阳直射时候完全无需成本运行，可是在阴雨天里，或

18、者下雪，下雪，夜晚只能依靠一些简单的辅助系统工作，统计数据显 示，正常使用时候，常规太阳能辅助系统一年的耗电量比空气源热泵热水器全年 的耗电量要高出1.5倍4、不受地域限制：空气源热泵热水器使用时候根本不必考虑地点限制，可以随意摆在任意位置，况且其占地空间很小，但是常规太阳能要达到一样的供热 效果就需要占用很大的空间，还必须露天摆放，以便获取好的光照，同时在使用 寿命方面，空气源热泵热水器可以有更长的使用年限，维护费用少了很多，设备 性能稳定等等。1.1.4空气源热泵热水器的发展前景空气源热泵热水器技术曾在2011年度获得市场和政府明显力捧的一项绿色 天然科技，在这一年里，产业链布局完成初步进

19、展后，各种大的热水器大厂商开 始面向市场进行强势的主动出击，各自大力推广各自旗下的空气源热泵热水器技 术和产品，市场从多年不温不火中迅速成为各大厂商争相竞争的激烈场面，还有 就是，政策往常对空气能产品的扶持力度很低，但是从2011年起多地方政府都 将空气源热泵热水器纳入到技能产品推广的U录中去，这就被认为是一个官方的 积极信号，宏观调控政策的示好进一步加快了空气源热泵热水器的的市场进攻。空气源热泵热水器，从本质上说就是从周环境中吸取热量，然后通过电力做工，将这些热量全部传递到被加热的水中。我们可以简单的计算一笔帐th将 将2吨水从平均温度15C加热至55C为例，电价标准统取值0.72元/千瓦时

20、（度）, 电热水器所需费用是35.5元，然而空气源热泵热水器只需9.54元，也就是说, 空气源热泵热水器所耗费的电量只是电热水器的2/5。实际上，空气源热泵热水 器在商用领域早已经成气候。比如说很多学校、酒店、等对热水都有需求，他们 对空气源热泵热水器有很高的认可度。另外空气源热泵热水器在市场中一项很墜 要的产品就是商用机，而在家里，常用的还是电加热水器和燃气热水器，他们占 据很巫要的一个位置，空气演热泵热水器和其他的热水器比较起来9仍然在市场 上占据边缘位置，空气源热泵热水器和其他热水器在市场价格、公众认知度，和 其他一些产品对环境温度的要求和适应军事此行业以后发展的门槛啊，但是通过 很多研

21、究数据和推算趋势，都表明，空气源热泵热水器这一个行业将来很可能迎 来新高。据相关数据表示：2010年空气源热泵热水器达到40亿人民币的销售额, 销售量高达70万台，但在2002年，空气源热泵热水器一年销售量总共还不到1000万元。2009年空气源热泵热水器比往年超过20亿元，这是一年的销售额。总体来说，行业发展速度很快，从公司来看，该年还不如以往的热泵热水器行业 规模大，据2009年数据显示，规模从很少达到了 460家左右，随着大中企业的进入市场，一定会将空气能技术带入到品牌化和规模化的新阶段中去。山于热泵具有很好的节能效果，很多法律颁布了热泵事业将来的发展方向, 这些政策促进了该行业的发展，

22、减少了二氧化碳的排放量和停用含有氟利昂的工 质，这些环境保护措施的实施，有利于环境友好型发展。根据最新的民用建筑 节能设标准，很多建筑都采用低能耗的成本，降低了热泵采暖方式的运行费 用，解决了热泵系统采暖方式的运行费用，同时增加了热泵与其他集中供暖设备 的竞争能力，解决了大中城市对能源需求量大的矛盾。但是污染问题，必须考虑 到。必须改善能源结构，以低能耗的热泵来缓解能源问题，这就是热泵技术的应 用特点，为其创造力条件。我国节能政策的时候和保护环境政策的发布，很大的 建筑领域，工业余留资源等因素将会很大程度上促进空气源热泵热水器在市场上 的发展。对于房地产行业来说，房地产开发无疑是一项谋福的好行

23、业，随着农村城镇 化建设进一步扩大和增强，加速了区域改造的进程，新建里的宅很多全部都安装了热水器，很多在八十年代中期的热水器也面临着试用期已到需要更新的高峰期，在今后的儿十年里，中国将产生很多家庭迁移的居民，意味着平均每年都有很多家庭需要热水器，热水器日益在市场化中占据着一席之地9新型节能环保热水器在建筑行业的应用给他们带来了新的利润增长点，新型的热水器兼有环保节能功效的热水器将在建筑行业的推广应用中带来新的利益点，对业主来说，可以全天候使用热水，而且比较节省电能和运行开支，这是电热水器所不能比的。在空气源热泵热水器行业中，芬尼克兹节能设备有限总公司为该行业的带头人,这部分企业，在经过十儿年时

24、间的女里后，从U前市场对热泵的认可程度来看,无论是经销商还是客户，他们对空热源热泵热水器认可度大大提高，一些报刊,媒体也报道了空气源热泵热水器的优势，从各大媒体放映的程度来看，空气源热泵热水器确实是可以节能，注重环保的热水产品，在为客户创造价值的同时，用户对热泵热水器的评价也随之越来月好。当前空气源热泵热屠期的市场最主要的问题仍然还是产品知名度问题，经过调査，很多人都不知道空气源热泵热水器的优势，从国际上来看，空气源热泵热水器已经提前，一个很成熟的技术水准了，但是在国内，空气源热泵热水器依然处于起步阶段，仍有很多的路要走，因此，需要各大厂商本着对该行业的理解和负责，为这个绿色产业的更进一步做出

25、努力，给与更多空气源热泵热水器以更多的发展空间，同时给予支持和原阳，我们也应该呼吁政府和相关部门能够支持和发扬空气源热泵热水器绿色的精神，让空气源热泵热水器产业在合适健康的道路上长此发展下去。1.1.5存在的问题一般来说，当市场中新引进一批新产品时候，总会存在某种缺陷，对于空气源热泵热水器也同样存在以下缺憾：首先，外观问题。空气源热泵热水器体积大,不太适合国人的使用习惯，不适应国情，空气源热泵热水器一般可以分为一体式和分体式两种，山于城市家庭卫生做的好普遍娇小，因此不管是那类行，很多消费者看到其外形就止步不前。其次，结霜问题。区域特征太明显了，因为他对室外环境温度依赖过大，其正常工作环境温度范

26、H受到限制，故基本适用于华东、华南等长江以南气度，广东，浙江，附件，云南，江西，湖南等省份空气源热泵热水器发展比较好，O而且在还没有能真正解决结霜问题造成的产品运行困难问题之前，广大的北方就基本无人敢去发展。再次，压缩机很容易损坏，比如烧 坏。日前市场上的热泵热水器大多采用了循环式;的加热系统，该系统逐渐暴漏出 很多的技术弊端，比如在高温高压下运行时候，容易式压缩机机器老化，碳化, 磨损，腐蚀，加之系统润滑效果不好，导致压缩机容易被烧坏。最后，蒸发器和 冷凝器等容易因为结垢而断裂。热泵热水器的出水温度达到60摄氏度左右，水 垢很容易在这个温度范围内结垢，如果不能定期对蒸发器和冷凝器清洗的话，对

27、 于板式换热器来说，就会胀破，对于套管式换热器而言，其内管会破裂，从而导 致整个热泵热水机组失去功能。1.2热泵热水器系统运行原理空气源热泵热水器从温度偏低的空气中吸收热量，然后传热到高温的储水 箱中，将热水存在水箱中放在以后用，从原理上来说，它与制冷剂原理相同，都 是根据逆卡诺循环原理工作的。这就是和而不同，但是两者的工作温度范ffl明显 不同，要求的效果也不尽相同，制冷装置是将温度低的物体中的热量传递到环境 中去，结果就是给环境造成低温，加以利用，热泵热水器则是从空气中吸收热量, 然后经过循环将热量传递给生活所需的热火，热泵热水器主要有四大部件组成, 分别是压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构

28、、温度控制装置【叫电路控制装置等组成。空气源热泵热水器机组系统原理图如下,图1-2空气源热泵工作原理空气能是一种低品位的能源，它广泛存在、平等给予并且可自由利用。利用 热泵循环热高他的能源品位，这样说来空气能也是一种很具有开发利用价值和应 用潜力的新能源。它也有很大的应用潜力环保潜力，具有很鼎谱的实际利用价值, 相比其他热水器更符合人们的习惯。空气源热泵热水器加热时间相对比较短9水 和电会完全分离，不用担心触电的危险性，而且没有废气排出，因而没有中的 危险，同时可以做到太阳能热水器阴天或者雪天不能工作的限制，电热水器出现 漏电，燃气热水器出现煤气泄漏的缺点。其工作流程是这样的：压缩机将回流的冷

29、媒进行压缩，此时的冷媒是处于低 圧状态的，然后压缩成奇温高压的气体排除，高温高压的冷媒气体可以流经铜管, 便于传热，热量便会山铜管传递到水箱内，冷却后的冷媒最终会被压力的一直作 用变成液态，经过热力膨胀阀后进入到了蒸发器，山于蒸发器的压力山于冷媒液 体体变成气体体而突然降低，因此也太大额冷漠在此迅速蒸发放出大量的热量, 与此同时，在外界风机的作用下，大量的空气会被风机吹过蒸发器表面进行强制 对流，空气中的能量被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成温度很低的气体被 排进厨房，然后冷媒由于吸收了一定能量回流到压缩机，进入到下一个循环。经过以上的工作原理，可以看出，空气源热泵热水器的工作原理和空调原理

30、 极为相似，应用了传热学中学过的逆卡诺循环原理【叫并且通过吸收空气中大量 的低温热能，经过压缩机的压缩接着变成高温的热能，接着传递给水箱中，把水 加热起来，供生活所需，整个过程是一种能量不断转移的过程也就是从空气中 转移到水中，不是能量的转换过程，没有通过电加热元件来加热热水，也没有燃 烧可燃气体来加热热水。总之无论是那种空调或者是热水器都遵循能量守恒的基本原理，能量在交换 的过程中，制冷是把室内的热量不断交换到室外，比如常用的风冷机就是把热量 交换到大气中，现在大部分的空调都是在这样的基础上进行改造，也就是在此导 致工作温度局部气温上升，而这里的空气源热泵释放的能量送到水箱里进行热量 的交换

31、。制热就反过来，冷媒的循环：气态变成液态，在变成液态，气态经过压 缩机做工后变成液态，此过程要产生热量，热量排出后液态的冷媒变冷了留到室内交换管道与室内的空气交换变成冷气，变成了气态的冷媒。2设计任务i)设计技术参数:初始进水温度15C；额定出水温度55C；出水温度6(rC；产水率(LZH)220； 电压(V)220V/50HZ 380V/50HZ2)设计内容包括:设计计算：储热水箱尺寸计算、片度计算、循环热力讣算、主机选型讣算、冷凝器设计计算、蒸发器设计计算、辅助设备选择计算、节流机构选择计算。零部件选择：温度控制仪选择、FR力控制器选择、其他零部件选择。设计图样：总装图、主要零部件图、系统

32、流程图、电控原理图。3选择与论证3.1制冷剂制冷剂就是我们常说的制冷工质，是制冷系统循环中的丄作介质，制冷剂在 制冷机中经过系统循环流通后，自身热力性能或状态会发生变化，这种变化可以 使其与外界发生能量的交换，从而实现制冷的U的。简单的说就是，制冷剂是一 种制冷系统常用的工作介质，他可以在制冷系统中传递能量。平时学习中我们常 常称其为工质。制冷剂有很多，其中乙瞇就是最早被使用的制冷剂。据资料显示 能用做制冷剂的物质大概有七八市种，最常用的就是氨、氟利昂类。上世纪30 年代氟利昂制冷剂刚刚出现，在一定程度上促进了制冷技术的发展。山于它无毒、 无味、不可燃烧、无爆炸、腐蚀性小。物理和化学方面稳定性

33、好，是一种很好的 制冷剂，也得到了很广泛的应用。最早的制冷剂多是乙醛，二氧化碳等，但是限 于自身物理性质的差异和缺点，大多都被淘汰，只有二氧化碳还可应用于干冰制 冷系统。UMJ多选用的制冷剂有水、氟利昂、氨等等。从1930年.Perkins发明 了蒸气斥缩式制冷循环:灯，制冷技术在人类发展期中起着举足轻重的作用，制冷 技术突飞猛进。制冷技术的革新和替换始终在进行，U前根据新时期的发展要求.制冷剂乂将面临新的挑战。表31制冷剂发展历程第1代第2代第3代笫4代年代1830-1930I93I-I9901991-20102010-原则能用即可安全与耐久性臭氧层保护防止全球变暖，低ODP,制冷剂储类，C

34、O2, 空气，甲酸 屮酯CFCs- HCFCsnh3 ho(HCFCs),MFCs. NH3,H2O .HCs .CO2低GWP,高效(HCFCs ), NH3. H2O ,HCs, CO2,空气为发展制冷工业人类发明了各种各样的制冷剂。但是日前已经发现或者潜藏着 对环境的危害作用这时候，纯天然制冷剂就是人们在苦苦寻找的。3.1.1制冷剂的分类制冷剂的分类方法有很多种，常用的方法有以下儿种: 根据其组成，有单一制冷剂和混合型制冷剂。单一制冷剂是指用作制冷剂的物质在化学上是单一的、纯净的物质，不包括溶液或其他混合物。包括无机化 合物、卤代烧、碳氢化合物和乙储及其氟代物等。而混合型制冷剂乂可分为共

35、沸 混合制冷剂和非共沸混合制冷剂两类。按照化学成分，主要分为三类：无机物类、 氟利昂、碳氢化合物。山于氟利昂这一类型制冷剂的出现推动了中国制冷技术的 发展。但是氟利昂有自身的缺点。它是一种温室效应气体，而且高层大气层中的 臭氧层都可以被他破坏，因为在太阳直射下，臭氧会被紫外线照射然后被分解, 释放出C1离子，然后与臭氧层中的其他臭氧起连锁反应，破坏大气层结构，使 臭氧层遭到破坏，危机人类的生命安全和生态的平衡。按照标准沸点来分，常常 可以分为高温制冷剂、中文制冷剂和低温制冷剂三类。标准沸点在按标准沸点分, 可分为高温制冷剂，中温制冷剂和低温制冷剂三类。标准沸点在0C以上的称为 高温制冷剂，冷凝

36、压力Pk0C如R1I （CFC13）,其TO = 23；rC,适用于空调系统的离心式制冷压缩机中，通常309时，Pk3.06Kg/cni2 o；标准沸点在以上的称为中温制冷剂，冷凝压力Pk 20Kg/cm2 （绝对），-60CvT020Kg/cin2 （绝对人T0-70r，如R13 （CF3C1）、R14 （CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或一7（rc以下的低温装置中。32制冷剂的选择原则选择制冷剂的时候主要考虑下面的儿个方面:热力学性质方面在合适的工况下，比如在工作温度范ffl内，要有合适的压力和压力比,也就是要蒸发压力高于大气压力【1現而且使整个制

37、冷系统的低压部分不能出现的悄况，当外界空气渗入系统，很大程度上对制冷剂的性质会产生影响其至恶化了设备材料的腐蚀，其至可以引起其他一些不良后果常见的比如燃烧或者爆炸等，冷暖压力也不要过高，防止设备过分笨重，冷凝压力和蒸发压力之比应尽量小，这样就可以使压缩机终了温度不至太高，同时往复式压缩机的输气系数过大。单位制冷量qo和单位容积制冷量中比较大循环效率高, 比功W和单位容积压缩功WV小，等爛压缩的终了温度3不太高，以免润滑条件恶化（润滑油粘性下降、结焦）或制冷剂在高温下分解。迁移性质方面O）粘度、密度尽可能的小，这样可以减少制冷剂在系统中循环流动的力以及制冷剂的充注量。（2）热导率大U气 这样的话

38、就可以提高热交换设备的传热系数，从而减少传热面积，使系统结构紧凑物理化学性质方面1无毒、不燃烧、不爆炸、使用比较安全。2.无论是化学稳定性还是物理热稳定性等都很好，制冷剂要经得起蒸发器和冷凝时候的循环变化，使用中不发生变质，不会与润滑油起化学反应，一点儿 也不腐蚀制冷机构件，在压缩终了的高温下不分解。3对大气环境无破坏作用，也就是说不要破坏大气层的臭氧层，不会产生温室效应。四、其他其原料源头充足，制造工艺简单，价格便宜。除了以上共同要求外，不同型式的制冷系统和制冷压缩机对制冷剂还有一些 特殊要求，比如说:(1)离心式压缩机一般要求制冷剂的相对分子质量要大，这样可以提高压缩比，减少级数。(2)制

39、冷量在200W以下的制冷机要求制冷剂的单位制冷量要小I,以免圧缩机的尺寸过小，造成加工困难；当制冷量大于1000W的制冷机一般要求制冷 剂的单位容积制冷量要大，以减少压缩机的尺寸和制冷剂容积流量。小型制冷系统要求制冷剂与润滑能相互溶解，以便利用回气夹带回油,简化系统。全封闭和半封闭式制冷压缩机要求所用制冷剂电绝缘性能好。完全满足上述各种要求的制冷剂并不存在，各种制冷剂都是某些方面较优，而在 另一些方面不足。应根据工程实际需要，在满足特定要求的前提下，权衡取舍, 找出最佳方案。3.1.3制冷剂的确定(1)氨具有优良的热力性能、ODP=0和GWPvl,但有毒，在化学工业和食品工业中以及中央空调(欧

40、洲)都重新得到了应用；二氧化碳一ODP=0和GWP=h采 用跨临界循环的热泵提供热水 RAC和PAC等但易燃易爆，这非常不利。水 ODP=0和GWPh用于冷凝温度较低的水冷冷水机组以及冰蓄冷机组。(2) R22是氢氯氟炷化合物(HCFCs)制冷剂的代表，曾经被广泛用于各种空调系统。R22物理性质如下：无色，无味，不燃烧，不爆炸，毒性比R12 略大，但仍然不属于易溶于水的物质因为溶水性比R12稍大同为一个数量级。对R22,含水量仍然限制在0.01%以内。同时系统内应装设干燥器。R22化学性 质不如R12稳定。R22制冷剂比CFCs多含了氢，导致CFCs的化学性质比它还 要稳定，当释放R22到较低

41、的大气中时就会分解，只有很少的部分会到达臭氧 层。所以虽然氢氯氟烧化合物也含有氯，但是它的臭氧消耗潜能为R12的5%左 右。同时R22曾是被广泛应用的高能效比的冷媒。(3)R23, 乂名三氟屮烷，分子式为CHFs,无色无臭气体。分子量为70.01, 蒸汽压2504kPa20r),熔点155 ,沸点84C ,溶于水相对密度(水 = 1)1.52(-800；相对密度(空气=1)243,物理和化学性质稳定。是不燃气体，主要用于制作低温致冷剂有时候作为灭火剂和制造四氟乙烯的原料。属低毒类，但 受热分解释出剧毒的烟雾。（4） R404n是一种近共沸混合制冷剂，其组成成分为R125/R143a/R134a

42、,质ft配比为44/52/4O R404a相对分子质量为976 临界温度为72.TC，临界压 力3.73Mpa,标准泡点46.50 可用于6025C的制冷温度范隔 如低温冷、 速冻机等装置的制冷系统。在本系统中考虑到经济成本问题，压缩机选型计算以 及截流机构等其他零部件的选择问题，可选用R404a作为高温级制冷剂I川（5） R407C近年来，Vince C.Mei研究了用R407C在热泵热水器中应用,结果发现，在热泵系统中，R407C热泵热水器的热水加热能力明显高于R22系 统，但是，R407C系统的耗能也有所增加，使得它在高水温时的COP低于R22 系统。如果使用专门为R407C设计的蒸发器

43、,COP就会比R22系统明显提高20%, 这是预料之外的，水加热功率也会随之提高3%。R407C和R22有很接近的制冷 量，圧力差不多一样，需要对整个系统做出的改动小。但其传热特性实在较差, 需用酯类润滑油更换R22的润滑油。（6）R4I0A：是一种新型环保制冷剂，不破坏臭氧层，工作压力为普通R22空调的16倍左右，制冷（暖）效率更高。提高空调性能。同时R410A不含氯元 素，因此不可能与臭氧层发生连锁反应，既不会破坏臭氧层也不对环境造成。（8） R134a制冷剂是一种新型无公害制冷剂，属于氢氟化碳化合物（四氟乙烷）。它具有与R22相似的热物理性质，它的标准沸点为-26.rC。但因为其臭氧 消

44、耗潜能为零，所以温室效应潜能应该在025028之间。常温常压下R134a是 无色，有轻微的气味，不易燃，对皮肤眼睛无不会产生刺激，也不会引起皮肤 过敬反应，这一点很不错，但 长时间暴 露 仍然会产生轻微毒气，所以工作场 所应通风&好，R134a是不溶于矿物油的制冷剂，他采用脂类油、合成油（往复 式压缩机用）或烷基苯油（旋转式压缩机用）来满足压缩机的润滑要求。从系统运行来看，山于冬季温差较大，所以冬季运行时制热系数相对较低, 而且圧比较大，对压缩机等设备运行会产生很大影响，因此热泵热水器最好在夏 季和过渡季运行安全合理地发挥热泵的效能；R22的排气温度最高，不利于系统 的运行，加之对大气臭氧层有

45、破坏作用，因此替代在所难免；R134a的制热系数 最大，不含氯原子，对臭氧层不起破坏作用，具有良好的安全性能（不易燃、不 爆炸、无毒、无刺激性、无腐蚀性）具有广阔的市场前景。根据以上分析，本文推荐在热泵热水器中使用R134a制冷工质。但是使用R134a要加强干燥防水措 施，防止对设备和管道腐蚀，这点要特别值得注意。3,2压缩机321压缩机概述圧缩机在蒸汽压缩式制冷空调系统中，圧缩机决定着系统制冷能力大小的关 键，它是制冷系统的关键部件，对循环热力系统的各种运行性能、噪声.振动、 维护和使用寿命产生最直接的影响。它是整个制冷系统的动力来源，它在消耗一 定的电功后，可以吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽，

46、并把它进行压缩，一般可以压 缩到冷凝压力然后在输送到冷凝器中去，从而保证制冷剂蒸汽能在常温下冷凝液 化，从而使得制冷循环得以顺利进行，因而人们形象地称之为制冷设备的心脏。制冷压缩机按密封结构形式可分为开启式压缩机、半封闭式压缩机和全封闭式压 缩机。大部分15KW以下的小容量制冷压缩机大多采用全封闭式圧缩机。这是 多年的资料研究发现的。全封闭式圧缩机中电动机和圧缩机是连在一块的不可分 割的，然后一块放在一个密闭的机壳中，使用可黑性高，寿命长，运转平稳，噪 音低，体积小，使用于小制冷量系统中。山于此次设计的空调系统的制冷量为1027kw,因此本设计选用全封闭式制冷压缩机。山于压缩机是制冷技术中含量

47、最高，利润较大，生产代价最大的关键部件。因而, 国际上对制冷压缩机的研究从未停止过，无论从传热流动、噪声振动、摩擦润滑、 材料材质、加工工艺到性能还是可靠性，从分析其运行机制、理论性质研究到机 械部件结构、测试技术等，儿乎无所不包。每年都有大量的研究成果和文献出现, 也能够观察到因之带来的进步和收益。同时近年来，国内制冷压缩机的研究与技 术进步也取得了可喜的进展，特别是在冰箱压缩机行方向有关的行业。冰箱压缩 机的性能系数从儿年前的1.0左右发展到今天有数家国内冰箱压缩机企业最高 达到1.95MI,从而在一定程度上促进了制冷设备的发展。322压缩机的比较滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机是常见到的

48、家用空调压缩机之一。滚动转子式压缩机恶化 往复式压缩机相比结构简单得多，不复杂，而且体积小比同样制冷量的往复式压 缩机体积可减少60%、占用空间少，很轻，重量减少35%,零件减少50%、零部件少，这就是说同样悄况下，易损坏的零件要少。这种压缩机只进行旋转运动，不 需将旋转运动转变为来回的反复运动，从运转平稳度来说，更为平稳，其他的比 如噪声低，靠谱等等，从结构上说，制作余系小，不用考虑膨胀气体的干扰了, 另外还没有吸气阀，减少流动阻力，结果就使得容积效率高，能效比高。但这种 压缩机对零件加丄精度要求高,比活塞式的寿命短；致命的是这样的圧缩机只有 一个偏心布置的转子，转动起来噪声很大，如果是功率

49、大的机组，气缸分类多, 品种杂乱。而且为了便于管理和降低成本，使零、部件通用化程度较高，同质化 明显，就是说凡是一个系列的零件都相似，配备起来方便，而且都是有规定的功 率段的产品。一般悄况下我们通过提高加工精度和装配精度来提高压缩机的COP,对压缩机进行多方面的优化设计，改进排气阀的安装或者结构，增大发电机叠片的片度等等还可以采用硅钢片和提髙槽前率等多方面来实现；降低压缩机 噪声主要减少震动或者缓冲圧力带来的额跳动，并且设计好的消声器，控制好动 态平衡和静态平衡等，常通过改进材料，加强控制,强化实验手段来提高压缩机 的可鼎性，特别加工和设计保护元件和连接元件等来确保电机可鼎性。利用彻底 清除垃

50、圾、应用高强度材料、进行各种试验以及根据不同情况确保压缩机的可鼎 性。二涡旋式圧缩机涡旋式压缩机是一中新型的压缩机，它也是家用空调压缩机结构型式之一。长期以来.山于轴向力不能稳定平衡，防自转机构不灵活，轴向、径向密封不完善.以及涡形盘加工困难，故未达到实用化程度。直至70年代后，经美、日等国的研 究确保涡旋式压缩机走上正途，可以实用化，很多跨国公司比如开利等都会生产 这种圧缩机，他们主要特点就是：没有吸气阀、排气阀，压力损失减少，压缩室 圧差小，无余系容积，容积效率高，可靠性高，功耗小。涡旋式运动能够减少力 矩的变化形成圧缩腔从而降级噪音，震动减少。其结构简单，这就使得零部件损 坏的量少，体积

51、小。对液击不是很敬感。另外它的转速很高，便于实现变频控制 从而调节制冷量。采用一种背压可自动调节的可控推力机构。这样的话可以保持 纵向蜜蜂，减少机械损伤，防止偶尔出现的高压.确保压缩机安全。还有将气体 注入循环，提高运行效率和节能，减少压缩机开机频率和停机频率，控制室温变 化，可以实现舒适的空调。最后就其加工工艺来说，制造精度高，加丄精密，成 本较高，总体来说，其综合性能稍逊滚动转子式，特别适合于低噪声的要求，U 前多用在大功率的高档次空调器上，是产品中的佼佼者。U前涡旋式压缩机的发展趋势主要在：进一步改进涡旋盘加工制造工艺,降低成本；提高加丄和装配精度合理考虑实际运行中密封间隙，降低泄漏损

52、失.进一步提高效率；究变转速下涡旋式压缩机性能.提高工作转速；研究 开发自转型涡旋式压缩机等。三往复式活塞式压缩机往复式制冷压缩机始终都是应用广泛的一种机型，广泛应用于中、小型制冷 装置中，按其结构分为滑管式和连杆式压缩机两类。滑管式压缩机滑管式压缩机最早产生与1960年左右，它也是往复活塞式的一种典型。其 特点就是结构很简单那、成本比较低，制作工艺好，加工零部件的加工精度要求 不是很精密，也就是说要求不是很高，制造和装配都比较容易，所以发展迅速。U前这类压缩机在国内外的电冰箱等小型制冷设备生产中应用比较常见，然而缺点也很明显，就是活塞与缸壁间的力矩很大，摩擦耗散功大9能效偏低，因此滑 管式压

53、缩机正在进入低谷或者说是衰退期，将逐渐被连杆式的圧缩机或旋转式压 缩机所取代。连杆式压缩机连杆式压缩机也属往复活塞式，是制冷设备中采用时间较早的一种。其特点 是运转比较平稳.噪声低、不易磨损、可以长时间用、能效比显著、工作很可鼎, 但是零部件多而且杂乱，且零部件形状都不一样，形状精细而复杂，加工精度高, 工艺难度很大，因此其发展一度受到限制，在电冰箱及其它小型制冷设备中正在 逐渐被涡旋式圧缩机所取代。近儿年来随着机械丄业的不断发展9其结构也有了 很大改进，目前连杆式压缩机已经成为电冰箱压缩机的主导产品，总需求量有很 大的提高。四离心式压缩机离心式圧缩机是一种高速运转的压缩机。气体经过高速运转的

54、叶轮被加速至 高速度 后，再在环形通道中将速度动能变为压力位能，从而提高气体的压力。此类型压缩机是按照安装的工作轮数量的多少来定义分级的，分为一级式和多级 式。比如只有一个工作轮，就成为一级离心式压缩机，如果山多个工作轮串联起 来，就称为多级离心式压缩机。在空调中，山于压力增高较少，所以一般都是釆 用单级，其他类型的离心式至冷压缩机都是多级的，单级离心式压缩机主要构成 有工作轮、蜗壳管等组成、压缩机丄作时候制冷剂蒸汽从西气口流向吸气室，并 在吸汽室的导流作用引导由蒸发器（或中间冷却器）来的制冷剂蒸汽平均进入高 速旋转的工作轮，工作轮也称为叶轮，他是离心式制冷压缩机的重要部件，一边 山于受离心力

55、的作用，在叶片槽道中作扩压流动。离心式制冷压缩机的特点与特性：离心式制冷压缩机与活塞式制冷圧缩机相 比较，具有下列优点：单机制冷量大，在制冷量相同时它的体积小，占地面积少, 重量较活塞式轻58倍：由于它没有汽阀活塞环等易损部件，也没有连杆机构, 可以说因此工作可黑，噪音小，操作简单，维护费用低；能经济方便的调节制冷 量且调节的范围较大：对制冷剂的适应性差【地，一台结构一定的离心式制冷圧缩 机只能适应一种制冷剂：离心式压缩机在大冷量范W内（大于I500kw）仍保持 优势，这主要是受益于在这个冷量范圉内，它就有很高的系统效率，这种是无法 超越的，离心式压缩机的运动零件简单并且比较少，而且制造精密程

56、度远比螺杆 式压缩机低很多，这就引起了制造费用相对较低的特点。五螺杆式压缩机螺杆式压缩机是主要靠转子的相互啮合，它们是带有螺旋齿槽的，形成有齿 形的基元容积的变化。螺杆式空气压缩机的工业生产始于1950年，山于结构简 单、易损件少、外形比较紧密、质量依然很轻.排气温度低、气体中可以带有尘 等优点，在国内外得到了飞速的发展。在操作上.螺杆圧缩机是圧缩机中最简单的 类型之一。在成本上，螺杆式压缩机和往复的、重型水冷却式压缩机相比每单 位马力的原始投资要低30综上所述可知就压缩机的性能来讲，涡旋式最好，滚动转子式次之，往复 式最差；就成本价格而言，相同制冷能力的压缩机，涡旋式最高，往复式最低, 滚动

57、转子式介于其中；不同的压缩机其安全运行工况范M是不同的，通常活塞压 缩机能够更好地适应高的压差和低的环境温度。3.3冷凝器331冷凝器概述冷凝器是空调装备中的主要部件之一，它是一种换热设备，其主要功能就是 将圧缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽冷却成液态，此过程放出的热量被冷却介质吸收，然后随之排放到周M环境中，过热蒸汽在冷凝器中放热而变成液体时，过 程一般如下：制冷剂蒸汽先是会在冷凝器中被过热蒸汽冷却为干饱和蒸汽9放出 大量的热量，山于干饱和蒸汽遇冷要冷凝为饱和液体，放出大量的热量，如果饱 和液体继续得到冷却，就成为过冷液体，通常按照冷却方式不同，冷凝器可分为 空气冷却式冷凝器、水冷却式冷凝器、蒸

58、发式冷凝器三大类。332冷凝器的比较空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器用于电冰箱、窗武空调器、冷藏柜、汽车及铁路车厢用 空调装置等运输式制冷装置，冷却介质为空气，多应用与干旱地区。空气冷却式 冷凝器根据空气的流动情况还可分为自然对流冷却和强制对流冷却两种。前者主 要用于小型的家用冰箱的冷凝器，强制对流冷却主要用于中小型氟利昂机组。自然对流空气冷却式冷凝器带走热量的主要方式是凭借空气受热产生自然对流 的方式。这种冷凝器的传热效果低于强制流动空气冷却式冷凝器。山于自燃对流 作用，省去了安装风机过程，节省资源，减少风机的电能消耗，完全避免风机运 转时候的噪音、但是这种冷凝器也有其致命的缺点就是传热系数

59、低。再来说强制对流空气冷却式冷凝器，其一般用套片管式，选择合适数量组的蛇形 管组成，空气在轴流风机的作用下被压力作用流进翅片管强制通风9-般强制通 风用的风机是轴流式的。这种冷凝器的传热系数也比较小，一般约为2335W/(mK)【均。它必须使用风机，要消耗一定的电能。水冷式冷凝器水冷式冷凝器是用水作为冷却介质对排气进行冷凝，冷却水来源广阔比如江 水、湖水、河水、等等山于水温低，所以很多用水冷式冷凝器可以得到更低的冷 凝温度和圧力，这样的话就对提高制冷装置的制冷能力有很大的提高，同时提高 了其运行的经济性。U前常用的水冷式冷凝器有立式壳管式、卧式壳管式、套管 式三种。立式壳管式冷凝器应用范S主要

60、是大中型制冷系统。立式壳管式冷凝器占地面积小，可以漏天安装，便于清洁，对水质也无要求，传热效果很好。其缺 点为：冷却水用量大，耗水量多，流速较高，且比较笨重。卧式壳管式冷凝器主要用在氨制冷和氟利昂制冷等大中型制冷装备中,卧式壳管式冷凝器传热系数高、占用空间面积小、结构紧密、有利于机组化，并 且冷却水可以重复利用。耗水量相对立式壳管式冷凝器少；操作方便，运行可靠。缺点是：需水量很大，对缺水地区有限制性，冷却水流动阻力大,套管式冷凝器山数根大小不同的管子组成。大管子内套小管子，小管子可以是一根，也可以是数根。套管式冷凝器适用范圉有一定的限度，多应用于制 冷量在50KW左右的小型制冷装置中且多为氟利