空气热源热泵单元的设计毕业论文.doc

概述热泵技术发展史随着工业革命的发展世纪初人们对能否将热量从温度较低的介质泵送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣英国物理学家提出了通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化的原理年教授即大家熟知的勋爵发表论文提出了热量倍增器的概念首次描述了热泵的设想当时热泵供暖的对象主要是民用供暖需求总量小特别是对取暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识人们取暖的方式主要是燃煤和木材因而热泵的发展长期明显滞后于空调的发展上世纪年代随着氟利昂制冷机的发展热泵有了较快的发展特别是二战以后工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺促进了大型供热及工业用热泵的发展年的全球性能源危机进一步促进了热泵在全世界范围内的发展但热泵在世界范围内的大规模商业应用是最近年的事如美国截止年全国共有台地源热泵而年就安装了台到目前为止已安装了台而且每年以的速度稳步增长我国是在最近四五年之内热泵才得到了快速发展主要是集中在经济发达的两个三角洲地区全国有山东浙江宁波江苏个别厂商也在制造热泵热水器在广东形成了生产规模有批量出口形成了产业链最近又有不少地方在研制和制造热泵在质量方面也有了突破性的发展热泵优势当前我们在使用能源中存在着许多不合理的现象造成了极大的浪费其中最突出的浪费是对能源没有量才而用普遍地把煤炭石油天然气等高质能源降级使用而热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置恰当地运用热泵可以把那些不能直接利用的低温能变为有用的热能具有显著的节能效果热泵具有以下良好性能高效率在说明这个问题之前我们先举个例子假设冬季取暖要求维持室温在左右如果直接用电热加热器取暖在用能上是最大的浪费因为电热器虽然能将电能全部转换成热能也只能产生的热如果采用电动热泵由于致热系数远大于因此可以向室内提供耗电量几倍热量例如如果室温为室外气温为设他们与工质的传热温差为则设热泵的有效系数为则实际致热系数与电热相比消耗同等量的电能放出的热量大约为电热放出的倍左右这说明利用热泵可以提供消耗电力倍多的热量或者说在提供相同热量的情况下可以节约的电力环境问题虽然制冷剂选择的是对空气中的臭氧有一定的破坏力也就是说对空气有污染但是如果严格控制好它的密封性的话那么它所泄漏的制冷剂可以忽略不计也就是说对空气基本上是没有污染的而对于其它的特别是依靠燃烧来取暖它所放出气体对环境的污染绝对要远远大于热泵所造成的污染所以说空气热源热泵环境友好度还是不错的热泵工作原理及结构热泵是通过消耗一部分高品质的能量把热量从低温热源转移到高温热源中的一种装置转移到高温热源中的热量包括消耗的高品质热量和从低温热源中吸收的热量在上个世纪初科学家就提出了热泵的工作原理为人类使用低温热源指出了方向目前热泵技术在世界上也已经有了许多方面的应用国内的应用主要在冷热双效空调产品中即以室外空气为热源对室内空气进行加热以达到节能的目的热泵不是热能的转换设备而是热量的搬运设备空气热源热泵就是根据热泵原理及技术设计研发的一种制热设备它就是通过消耗少部分电能把外界空气中的热量转移到热泵低温空气当中它利用逆卡诺循环原理以制冷剂为媒介通过压缩机的做功实现低温热能向高温热能的搬运压缩机排出的高温高压的制冷剂气体在冷凝器冷凝成液体同时放出大量的冷凝热冷凝热被热泵中的低温空气吸收使得热泵中的空气的温度得以升高制冷剂液体经过节流元件以后压力大幅降低在蒸发器中吸热蒸发蒸发所需热量全部来自于空气全部蒸发完毕的低压制冷剂气体被压缩机吸入通过压缩机做功后变成了高温高压的制冷剂气体重新由压缩机排气口排出如此往复循环转移到高温热源中的热量包括消耗的高品质热量和从低温源中吸收的热量通过这个过程我们可以进一步看到热泵不是热能的转换设备而是热量的搬运设备因此热泵制热的效率不受能量转换效率为其极限的制约而是受到逆向卡诺循环效率的制约这就是其制热系数可以达到甚至更高的原因一台压缩式热泵装置主要有蒸发器压缩机冷凝器和膨胀阀四部分组成通过让工质不断完成蒸发吸取环境中的热量压缩冷凝放出热量节流再蒸发的热力循环过程从而将环境里的热量转移到暖房中的空气如图所示热泵在工作时把环境介质中贮存的能量在蒸发器中加以吸收它本身消耗一部分能量即压缩机耗电通过工质循环系统在冷凝器中进行放热由此可以看出热泵输出的能量为压缩机做的功和热泵从环境中吸收的热量因此采用热泵技术可以节约大量的电能热泵发展趋势欧洲第一台热泵机组是在年间制造的它以河水低温热源向市政厅供热输出的热水温度可达在冬季采用热泵作为采暖需要在夏季也能用来制冷在年能源危机的推动下热泵的发展形成了一个高潮目前欧洲的热泵理论与技术均已高度发达这种一举两得并且环保的设备在法德日美等发达国家业已广泛使用年代来中国热泵在各种场合的应用研究有了许多发展针对中国地热资源较丰富的情况若把一次直接利用或经过降温的地下热水作为热泵的低位热源使用就可增大使用地下水的温度差并提高地热的利用率这在京津地区早已有过应用实践而这种设备同时对于我国能源使用效率不高分配不均匀的现状也提出了一个有效的解决方法全球热泵总的销售额达到亿美元是年总的空调市场销售额亿美元的前三名国家美国中国和日本共占世界总空调器销售额的并占总热泵销售额的前名国家和地区包括韩国意大利西班牙台湾地区澳大利亚和法国等占世界总空调器销售额的并世界总热泵销售额的令人注意的是和的无风管分体机组占世界总空调器市场的并占世界总热泵的总体设计方案的确定热泵机组类型及选择由于不同的热泵机组类型有不同的优势和缺点所以热泵单元类型选择的方式应根据不同特点选择不同的方式下面是热泵机组类型及其特点热泵机组及其特点涡旋式压缩机热泵机组涡旋式压缩机为容积式压缩机具有运转平稳振动小噪音低等优点常用在空气热泵机组适用于中小型工程活塞式压缩机热泵机组活塞式压缩机为容积式压缩机结构复杂转速低振动大噪音大单机容量较小多机头组合可拼装成万大卡时左右热泵机组螺杆式压缩机热泵机组螺杆式压缩机也为容积式压缩机结构简单运转平稳振动小噪音低寿命长适用于中小型工程多机头热泵机组可用于较大工程单螺杆为平衡式单向运转磨损小无轴向推力其排气效率比双螺杆略低设计空气热泵应注意空气热泵机组特点及适合性空气热泵机组有优点也有缺点与同容量单冷冷水机组相比其用电量大造价高冬季随室外气温下降制热量衰减严重结霜严重等因此当某工程有蒸汽源时空调冷热源应尽量采用单冷冷水机组加热交换器方案本人认为医院宾馆等对冬季采暖温度要求较高的工程不适宜采用热泵机组办公楼饭店等工程则较适宜因为它们一般白天使用热泵机组制热量衰减小就算采暖效果差些室内人员可多穿衣服影响小些活塞式及螺杆式热泵机组若干性能比较许多厂家销售人员出于商业利益往往片面甚至恶意中伤某品牌或活塞螺杆式热泵机组我们设计人员不能被一叶障目要认真细致地了解各类机型性能作出正确的选型判断烧压缩机问题原因之一是蒸发器选型不对所致例如活塞式或螺杆式热泵机组采用制冷剂选用满液式蒸发器时因回油困难就易烧压缩机原因之二是润滑系统有杂质致使润滑油脏或压缩机吸气过滤网因杂质堵塞而被吸破致使杂质吸入压缩机等杂质易损坏电机绝缘层原因之三是过热保护过压保护短路保护等失灵所致液击问题其实液击对活塞式及螺杆式压缩机都是不利的两者压缩效率都要降低压缩机效率的控制问题活塞式及螺杆式热泵机组制冷热量由其容量调节电磁阀调节活塞式压缩机部分负荷时可减少运行气缸数来调节螺杆式压缩机则靠滑阀调节在部分负荷时两者轴功率均降低运行值差不多润滑油问题活塞式及螺杆式压缩机在夏冬季均需对润滑油加热使润滑油中制冷剂挥发出来保证压缩机正常润滑维护保养问题活塞式压缩机零部件约个易损件多小时需中修维修量大而螺杆式压缩机零部件约个易损件少无故障运转时间长在正常运行下若干年后只要更换润滑油过滤器轴承等噪音问题螺杆式热泵机组主要噪音源是风机机组一般噪音在左右因此机组应选用低噪音转速低振动小经动静平衡测试的风机产品如选用德国施乐百公司轴流风机螺杆式热泵机组噪音可控制在左右而活塞式热泵机组噪音一般在以上我们要注意噪音的标准测法及测音室与普通环境下的区别问题我们也要注意厂家样本上热泵机组冬季制热量是在环境温度下的值不是冬季空调计算温度下之值节能设计注意原则采用空气源热泵冷热水机组时应符合以下原则较适用于夏热冬冷地区的中小型公共建筑夏热冬暖地区采用时应以热负荷选型不足冷量由水冷机组提供在寒冷地区当冬季运行性能系数低于时或具有集中热源气源时不宜采用注冬季运行性能系数冬季室外空调计算温度时的机组供热量机组输入功率关于空气源热泵经济合理应用节能运行的基本原则如下空气源热和水冷机组相比空气源热泵耗电较高价格也高但其具备供热功能对不具备集中热源的夏热冬冷地区来说较为适合尤其是机组的供冷供热量和该地区建筑空调夏冬冷热负荷的需求量较匹配冬季运行效率较高从技术经济合理使用电力方面考虑日间使用的中小型公共建筑最为合适综合上述很容易发现涡旋式压缩机热泵机组适合该课题的设计要求热泵单元的初步计算及其选择压缩式热泵是以消耗一部分高质能机械能或电能为代价制热的如图所示低沸点工质通过压缩机压缩消耗外功使工质的压力和温度升高由于他的温度高于供热所需温度让他通过冷凝器向室内供出热量而本身被冷凝然后通过膨胀阀节流降压同时温度也降低由于它的温度降低于低温一般环境温度为在蒸发器中吸收外界热量而蒸发蒸汽在回到压缩机继续压缩完成一个循环图压缩机冷凝器膨胀阀蒸发器衡量压缩式热泵的性能指标是叫致热系数如完全可逆即按逆向卡诺循环进行如下图所示则此时的致热系数应为最大即实际上由于热传递必然存在温差工质向室内放热时的冷凝温度高于从低温热源吸收热时的工质温度低于如果按工质实际工作温度范围计算其最大的致热系数则为图由上式可见如果越小或者约大则越大始终大于当接近时将趋于无穷大这说明热泵所能提供的热两在数量上是超过所消耗的功并且当转移热量的温差越小时他做的功越大就这点来说利用热泵取暖是最适合的方式世界的热泵除有不可逆转损失外由于在压缩机及膨胀阀中也存在不可逆损失世界的致热系数将小于理论值即在确定了热泵的工质热力循环参数及压缩机的效率后可以利用工质热力学性质来计算式中热泵有效系数一般在范围概算时可取设室温为要求烘干的东西在设他们与工质的传递温差为则把代入得大于设计给定的符合要求换热器的选择换热器是热泵中不可缺少的重要装置换热器的传热效果直接影响热泵致热的效率经济特性冷凝器和蒸发器是热泵中不可缺少的换热器是热泵取暖的重要组成部分冷凝器冷凝器是热泵向热泵中低温空气放出热量的换热装置低温的制冷剂从压缩机出来后变成高温高压经过冷凝器发热将热量传递给热泵中低温的空气使热泵中空气变高制冷剂在冷凝器中放出的热量同时自身因冷凝却结为液体制冷剂在冷凝器中放出的热量包括两部分一是在蒸发器中吸收来自外界空气的的热量二是制冷剂蒸汽在制冷压缩机中被压缩时由压缩机消耗的机械功转化的热量冷凝器按冷却介质和冷却方式可以分为三种类型水冷冷凝器用水作为冷却介质使高温高压的制冷剂蒸汽冷凝的换热器称为水冷式冷凝器空气冷凝器用空气作为冷却介质使高温高压的制冷剂蒸汽冷凝的换热器称为空气冷式冷凝器蒸发式冷凝器利用水蒸汽吸收大量的潜热而使高温高压的制冷剂蒸汽冷凝的换热器称为蒸发式冷凝器水冷式冷凝器特点水冷式冷凝器的结构有管壳式套管式板式螺旋板式等几种形式水冷式冷凝器是水吸收制冷剂放出的热量其特点传热效率高因此结构紧凑多用于中大型制冷设备这类制冷设备都需要有一套冷却水系统冷却水可以使用江河湖海水或地下水也可以循环使用其缺点是占地方大所以不适合该课设最佳选择蒸发式冷凝器特点蒸发式冷凝器跟水冷式冷凝器比较相近主要是利用冷却水汽化的潜热来吸收制冷剂的热量所以蒸发式冷凝器的水消耗量很小其耗水量仅是水冷冷凝器的其功率也比较小一般用于小型设备当中所以也不适合我们的选择空气冷却式冷凝器特点空气冷却式冷凝器又称为风冷冷凝器在这种冷凝器中制冷剂蒸汽和冷凝所放出的热量是由空气来冷却的空气式冷凝器按空气冷却方式又分为自然对流空气冷却式冷凝器和强迫对流空气冷却式冷凝器前者多用于小型制冷设备在缺水的节流前后的比焓又已知压缩机功率又根据如下公式单位制热量单位容积制热量单位压缩机功耗总制热量制冷剂质量流量冷凝器单位散热量得冷凝器总放热量单位为又根据公式为换热器的换热面积为换热器的传热系数查表得为为换热器的平均传热温差根据选定温度和可知那么蒸发器热泵中蒸发器是制冷剂从系统外界吸热即取暖的换热器制冷剂液体在蒸发器的换热管内流动并在低温下蒸发变为蒸汽制冷剂在蒸发过程中吸收来自外界空气的热量所以蒸发器是热泵取暖设备中重要的部件蒸发器位于热泵的节流阀和压缩机的吸气管之间冷却空气的蒸发器又分为直接蒸发式空气冷却蒸发器冷风机和排管式空气冷却蒸发器两种冷却空气的蒸发器的制冷剂在换热管内流动蒸发空气在换热管外流动被冷却直接蒸发式空气冷却蒸发器直接蒸发式空气冷却蒸发器广泛用于空调冷库库房低温试验箱和各种型式的冷风机制冷剂在换热管内蒸发空气在风机的作用下从换热管外流动为了提高空气侧的换热系数换热管通常采用翅片管翅片管通常有紫铜管和套在紫铜管外的铝片组成铜管直径为铝片厚度为对于空调翅片间距为对于冷库使用的冷风机翅片间距要大一些以放冷凝水流动不畅或被积箱堵死而影响空气的流动是传热情况恶化直接蒸发式空气冷却蒸发器的传热系数比较低当空气的迎面风速为时对于用于空调机组的蒸发器传热系数为对于用于冷库的冷风机蒸发器的传热系数为这种蒸发器的优点是结构紧凑占地面积小冷量损失小缺点是气密性要求高制冷两调节比较困难排管式蒸发器排管式蒸发器主要用于冷库的冷藏库房低温试验箱和各种冰箱制冷剂在换热管内蒸发空气在换热管外自然对流对于氨制冷装置换热管选用钢管而对于制冷装置换热管选用铜管排管式蒸发器按安装位置的不同可以分为墙排管顶排管和搁架势排管按结构有立管式和蛇管式两种立管式蒸发器只用于氨制冷装置蛇管式蒸发器可以用于氨和氟利昂两种制冷装置立管式冷却排管蒸发器的优点是结构简单排气油方便缺点是氨液的充液量大充液量为立管容积的由于氨液柱的高度影响排管的底部的蒸发温度升高所以这种排管不宜用于低于的冷库蛇管式排管式蒸发器优点是充液量少缺点是制冷剂的流动阻力大由于冷却式排管管外的空气是自然对流所以传热系数很低传热系数为翅片管约为蒸发器的选择直接蒸发式空气冷却蒸发器的传热系数比较低当空气的迎面风速为时对于用于空调机组的蒸发器传热系数对于用于冷库的冷风机蒸发器的传热系数为这种蒸发器的优点是结构紧凑占地面积小冷量损失小缺点是气密性要求高制冷两调节比较困难广泛用于空调冷库库房低温试验箱和各种型式的冷风机冷却式排管管外的空气是自然对流所以传热系数很低传热系数为翅片管约为冷库的冷藏库房低温试验箱和各种冰箱综合考虑我们选择直接蒸发式空气冷却蒸发器原因如下由于直接蒸发式空气冷却蒸发器广泛应用即使坏了也好替换传热系数相对排管式还是要高一点冷却式排管冷凝器用于冷库的冷藏库房低温试验箱和各种冰箱而广泛用于空调冷库库房低温试验箱和各种型式的冷风机蒸发器面积计算确定了选择蒸发器类型后接下来就是要估算蒸发器的面积然后去查个生产厂家生产的蒸发器直接选定因为我们选定的工质是所以根据制冷技术及其应用这很书的压焓去查表根据第章总体设计里面选定的温度和制热系数为又已知压缩机功率查付表得蒸发压力冷凝压力吸气比体积吸气比焓排气比焓节流前后的比焓又已知压缩机功率又根据如下公式单位制热量单位容积制热量单位压缩机功耗总制热量制冷剂质量流量冷凝器单位散热量得蒸发器总吸收热量单位为又根据公式为换热器的换热面积为换热器的传系数查表得为为换热器的平均传热温差根据制冷剂温度在以及管道传热损失温度为左右可知那么制冷剂介绍热泵制热是制冷的一个逆过程制冷装置必须有压缩机冷凝器蒸发器和节流装置这四大基本部件才能组成一个制冷系统所以热泵制热也需要这几个部件但是仅有这四大基本部件组成的制热系统仍然不能正常工作制热系统里必须还要充注一定量的专用的工作介质制热装置才能工作制热而却充注不同的工作介质制热装置的制热的效率也有很大的不同这个工作介质就是我们所称的制冷剂因此制冷剂在制冷装置中其着极其重要的作用制冷剂的作用制冷剂是制冷机中的工作介质成为制冷剂或制冷工质它在制冷系统内部循环流动中通过自己的热力状态的变化与外界发生能量交换从而实现制冷去冷量的目的对蒸汽压缩式制冷循环中制冷剂在低温低压下气化从被冷却物体中吸收热量从而实现制冷然后又在高温高压下把热量传给周围环境把制冷剂冷凝释放的热量放到环境介质中去如此不断循环制冷以制冷剂必须在工作温度环卫内能够气化和冷凝在制冷系统中如果没有制冷剂制冷装置就无法实现制冷当然制冷系统中选用不同的制冷剂制冷装置的运行性能也不同对制冷剂的要求制冷剂应具备安全可靠易得价廉一般要求制冷剂应满足下列要求临界温度较高在常温或制冷温度下能够液化一般来说制冷循环越近临界温度节流损失越大制冷系数越小在蒸发器和冷凝器内制冷剂的压力要适中即要求在蒸发器内制冷剂的压力最好和大气压力相近并稍高于大气压力因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压力时外部的空气会从不严密处漏入系统中这样漏入的空气不但会降低制冷装置的制冷能力而且由于空气中有水蒸气这些水蒸气进入氟利昂制冷系统后对设备和管路还会发生腐蚀同时在低温部分的节流孔口处还可能发生冰塞现象在冷凝器中制冷剂的压力不应该过高这样能减少制冷设备承受的压力同时可降低对冷凝器密封性的要求从而减少金属消耗量和降低制冷剂泄漏的可能性如果压力过高不仅制冷剂有向外泄漏的可能而且还会增加循环中的功耗冷凝温度是根据冷却介质的温度和冷凝器的构造来确定的单位容积制冷量要大对于一台压缩机在一定的工况下如果所用的制冷剂的单位容积制冷量大则其制冷量也就大而要求产生同样的制冷量时若制冷剂的单位溶剂制冷量大起制冷剂的循环量就少所以起压缩机和系统的尺寸就可以大大减少对于大中型的往复式压缩机制冷剂的单位容积制冷量越大越好但是对于离心式压缩机和小型往复式压缩机要求恰恰相反否则由于制冷剂的单位容积制冷量太大而导致压缩机尺寸太小就会给制造带来一定的困难但是随着机械加工工艺的提高这个问题逐步会得到解决应该说明同一种制冷剂在不同的蒸发温度和冷凝温度或节流前的温度下起单位容积制冷量是不同的而且不同的制冷剂即使在相同的温度条件下单位容积冷凝也各不相同凝固温度要低以避免制冷剂在系统中的流动阻力损失小导热系数要高可以提高各个换热器制冷剂侧的换热系数粘度和密度要小以保证制冷剂在系统中的流动阻力损失要小与润滑油的溶解性制冷剂与润滑油是否溶解的性质各有利弊制冷剂能溶解于润滑油优点是润滑油能于制冷剂一起渗透到压缩机各个部件为机件润滑创造良好的条件蒸发器和冷凝器的传热面上不会形成阻碍传热的润滑油层缺点是从压缩机中带出的油量多在蒸发器中产生的泡沫多影响传热并会引起蒸发温度升高使润滑油的粘度降低不溶或稍微溶于润滑油的制冷剂有点是从压缩机带出的油量少在蒸发器中的蒸发温度比较稳定缺点是在蒸发器和冷凝器传热面上会形成很难清楚的油层影响传热等熵指数要小可使压缩过程耗功减小压缩终了时气体的温度不致过高液体比热容小可使节流过程损失减小不燃烧不爆炸无毒对金属不起腐蚀作用与润滑油不起化学作用高温下不分解对人体无毒害价格便宜便宜获得除上述共同要求外不同型式的蒸汽压缩式制冷机对制冷剂还有一些特殊要求活塞式制冷机要求制冷剂的气化潜热和单位容积制冷量要大以利缩小机器的尺寸和减小制冷剂的循环量离心式制冷机要求制冷剂的分子量要大以便提高级的压缩比在一定的冷凝压力和蒸发压力范围内使级数减小封闭式压缩机中制冷剂与电极线想接触不能使用像氨一类会与铜起化学作哟感的制冷剂石油化学等工业用的制冷机系统制冷剂使用量很大从经济角度出发常采用碳氢化合物常用制冷剂及其特性表制冷剂名称化学分子式代号分子量标准气压下沸点临界点温度临界压力标准气压下凝固温度国内用国际通用水氨一氟三氯甲烷二氟二氯甲烷三氟一氯甲烷四氟甲烷一氟二氯甲烷三氟三氯乙烯四氟二氯乙烯五氟一氯乙烯二氟一氯乙烯乙烯丙烯综合上述考虑我们选择常用制冷剂它不但价格便宜常用而且在温度上适合我们选择在左右为气体为液体润滑油润滑油也称冷冻油他在制冷压缩机中主要起以下个作用润滑摩擦件表面降低摩擦而引起的温升减少零件的磨损冷却作用冷却摩擦件产生的摩擦热带走金属摩擦表面的摩屑密封作用在汽缸与活塞及轴封摩擦面间充满润滑油起密封作用以防止制冷剂的泄漏利用油呀作为控制卸载机构的液压传动动力不同的制冷系统应使用专门的制冷机构润滑油木棉我国生产并普遍采用的制冷机润滑油有号号和号三种三种都适用于氨制冷机下表是国产制冷机润滑油的牌号和规格表牌号代号标号运动粘度闪点不低于酸值不大于水分无无无无无从上表可以看出我们选定润滑油为节流装置与辅助设备在热泵系统中除了制冷压缩机蒸发器及其它换热装置等主要设备外还需要有专门的节流装置这些膨胀机构使制冷剂在节流后降低温度和压力低温低压的制冷剂工质在蒸发器中气化吸收气化潜热达到制冷的目的在整个热泵系统中还包括了一些辅助设备如润滑油的分离及收集设备制冷剂工质的储存及分离设备制冷剂工质的净化设备以及安全设备等这些辅助设备的用途是保证制冷设备的正常运转提高运行的经济性和保证操作的安全可靠由于在这些设备中制冷剂并不发生状态变化他们不是完成制冷机循环所必须的设备所以在小型制冷设备中为了简化往往将某些辅助设备省去节流装置节流装置是制冷机系统中的关键部件之一到目前为止在蒸汽压缩式制冷机以及吸收式和整齐喷射式制冷机中仍然是用各种型式的节流机构来实现制冷液体的膨胀过程节流装置位于冷凝器之后他的作用是将冷落拧器或储液桶中冷凝压力下的饱和液体或过冷液体节流后降至蒸发压力和蒸发温度然后进入蒸发器节流装置除了节流作用外还起着根据负荷的变化调节进入蒸发器的制冷剂流量的作用通过节流装置的调节使制冷剂离开蒸发器时有一定的过热度保证制冷剂液体不会进入压缩机工程热力学指出工质在管路中遇到缩口和节流机构的孔口由于局部阻力使其压力显著下降的现象称为称为节流工程上当流体流经节流机构的孔口时由于流速大时间短来不及与外界进行热交换因而将这种流动过程可以近似作为决热过程来处理所以又将他称作绝热节流节流后液体变成湿蒸汽其中蒸汽的含量约占总制冷剂的液体节流后产生的蒸汽是饱和蒸汽有称闪蒸汽以区别于加热液体后产生的饱和蒸汽节流装置的分类及选择制冷机的节流装置按其在使用中的调节方式可以分为如下四类手动调节的节流装置即手动节流阀他的结构比较简单可以单独使用也可以同其它的控制器件配合使用长用于工业用的制冷系统用液位调节的节流装置其中常用的是浮球调节阀浮球阀既可以单独使用也可以作为流感应元件与其它元件配合使用现在主要用于中型及大型氨制冷装置之中用蒸汽过热度调节的节流装置包括热力膨胀阀及热电膨胀阀等现在主要用于管内蒸发的氟利昂蒸发器及中间冷却器等不调节的节流装置有自动膨胀阀节流管毛细管节流短管和节流孔等多种宜用于工况比较稳定的制冷机组因为我们设计的是热泵要求的是蒸汽温度和压力恒定所以选择热力膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀是应用最广的一类节流机构氟利昂制冷装置一般都用热力膨胀阀来调节制冷剂流量它既是控制蒸发器的供液量的调节阀同时也是制冷装置的节流阀所以称为热力调节阀或感应调节阀到制冷剂流经蒸发器产生一定的压力损失为降低开启过热度提高熵的利用率一般自膨胀阀出口至蒸发器出口制冷剂的压力降所对应的发温度降超过应选用外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀的工作原理是建立在力平衡的基础上工作时弹性金属膜片上部受感温包内工质的压力作用下面受蒸发器出口压力与弹簧力的作用膜片在三个力的作用下向上或向下鼓起从而使阀孔关下或开大用以调节蒸发器的供液量当进入蒸发器的液量小于蒸发器热负荷的需要时则蒸发器出口蒸气的过热度增大膜片上方的压力大于下方的压力这样就迫使膜片向下鼓出通过顶杆压缩弹簧并把阀针顶开使阀孔开大则供液量增大反之当供液量大于蒸发器热负荷的需要时则出口处蒸气的过热度减小感温系统中的压力降低膜片上方的作用力小于下方的作用力时使膜片向上鼓出弹簧度组成开启过热度与弹簧的预紧力有关有效过热度与弹簧的强度及阀针的行程有关膨胀阀的弹簧是按标准工况设计的机组在标准工况下机组满负荷或变负荷运行均维持较高的值但在大压差工况下蒸发压力降低蒸发器负荷需求的液量减少但实际情况相反在吸气过热度不变的情况下由于蒸发压力降低蒸发器出口压力相应降低膜片上下的压差变大使主阀开度增大供液量增加但在小压差工况下蒸发压力上升蒸发器负荷需求的液量增多但实际情况是在吸气过热度不变的情况下由于蒸发压力上升蒸发器出口压力相应提高膜片上下的压差变小使主阀开度减小供液量减少在变负荷下亦如此因此热力膨胀阀在变工况下供液量的调节方面需进一步改进图内平衡式热力膨胀阀阀芯弹性金属膜片弹簧调整螺丝感温包图外平衡式热力膨胀阀阀芯弹性金属膜片弹簧调整螺丝感温包平衡管热力膨胀阀种类很多根据它对工质要求和温度范围选择系列热力膨胀适应工质电压温度辅助设备润滑油的分离及收集设备往复活塞式和回转式压缩机都需要润滑油在机内进行润滑螺杆式及滚动转子压缩机还需要向机内喷入一定量的润滑油以起密封和冷却作用因此这些压缩机的排气中便不可避免地带有一定的润滑油润滑油进入制冷机系统后要影响冷凝器和蒸发器中的传热过程会使制冷剂的蒸发温度高于蒸发压力下的饱和温度或者占据一部分蒸发器容积使其传热面不能完全发挥作用因此必须设法将润滑油从制冷剂中分离出来并给予回收油分离齐的基本工作原理是利用油滴与制冷剂整齐的密度不同是混合气体流过直径较大的油分离器时利用突然扩大通道面积而使其流速降低同时改变流动方向或利用其它分油措施使润滑油沉降而分离对于蒸汽状态的润滑油则可采取洗涤或冷却的方式降低温度使之分离油分离器的种类洗涤式油分离器这种油分离器用语氨制冷机离心式油分离器这种油分离器适用于中等和较大制冷量的压缩机是利用气流程螺旋形成流动时的离心力使油滴分离过滤式油分流器目前在氟利昂制冷系统中常用使用这种油分离器离心通风机的选择及压缩机的的选择离心通风机的选择由于离心通风机有标准件考虑到购买方便和互换性好所以我们选择标准件下面只需要根据设计要求去查表就可以根据南昌人民风机厂这本书查得型号适合选择它的性能如下机号转速风量风口方向传动方式型号功率径向该离心通风机可用语一般通风换气还用于一般工厂及大型建筑的室内通风换气压缩机的选择压缩机跟离心通风机一样有标准件所以我们同样只需要查表也可以考虑到系列压缩机市场上比较好买而且性能也不错所以选择系列压缩机下列是系列压缩机型号马力排气量工况重量高度制冷量输入功率单相三相根据上表们选择这个牌号的压缩机他的功率大于符合要求结论本论文所设计热泵可加热物体最高温度为受环境影响小保温效果比较好特别适合于谷物种子及食品原料等热敏性物料的干燥具有如下特点节能效果比较明显其系统热性能系数高相当于电量耗能的环境友好虽然制冷剂对环境有一定的污染但是在制热量相同的情况下它比通过燃烧或者直接用电来制热发电过程中所产生的污染远远要小该热泵制热总量高达功率比较大所以可以在比较短的时间内完成所需要温度及其他要求惠强年月日参考文献璞良贵纪名刚主编机械设计第七版北京高等教育出版社金苏敏制冷技术及其应用北京机械工业出版社张展主编机械设计通用手册中国劳动出版社尉迟斌卢士周祖毅实用制冷与空调工程手册北京机械工业出版社龙惟定王长庆丁文婷试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向暖通空调年第期徐灏主编机械设计手册北京机械工业出版社中国纺织大学工程图学教研室等编画法几何及工程制图上海科学技术出版社孟宪源现代机构手册机械工业出版社致谢为期三个月的毕业设计结束了本论文是在导师张绪坤教授悉心指导下完成的导师渊博的专业知识严谨的治学态度精益求精的工作作风诲人不倦的高尚师德严以律己宽以待人的崇高风范朴实无华平易近人的人格魅力对我影响深远不仅使我树立了远大的学术目标掌握了基本的研究方法还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理本论文从选题到完成每一步都是在导师的指导下完成的倾注了导师大量的心血在此谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢感谢航空工程系的全体老师对我的培养向他们表示诚挚的谢意和崇高的敬意同时也感谢我的同学们四年来对我学习生活的关心和帮助最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学以及在设计中被我引用或参考的论著的作者惠强年月日