论文总字数：16041字

摘 要

泵是一种将流体进行输送或升压的机械设备，主要是用来将外部能量输送给流体，使流体能量增加。热泵则属于泵相关的新的能源技术，它利用电能，以逆向循环的方式通过将热量由低温物体流向高温物体来实现低位热能的有效利用，而这正是目前人类的生产活动所必须的备受瞩目的技术。比起其他种类的热泵，水源热泵具有诸多优点。水源热泵不仅运行稳定、可靠。而且水源热泵本质上利用了水中所储藏的太阳能来能量转换，而工作所利用的地下水、河流、海洋等水体皆具有再生性且运行过程中没有任何污染产生，所以水源热泵是一种清洁利用可再生能源的技术。因此近年来国内外都对该技术进行了若干技术研究及突破。本毕业设计的课题主要是设计一个水源热泵机组，这个机组的制冷量要求为6HP，拟采用南京地区的生活污水作为水源，制冷剂则是选用R410A。本论文包括设计水源热泵的详细计算过程和主要设备的施工图设计，包括总装图，冷凝器，蒸发器以及主要各零部件图。

关键词：热泵 水源热泵机组 污水源热泵 板式蒸发器 管壳式冷凝器

Design of 6kW Water Source Heat Pump Unit

Abstract

A pump is a mechanical device that delivers or boosts fluid, and is mainly used to deliver external energy to the fluid to increase the fluid energy. Heat pumps belong to new energy technologies related to pumps. They use electrical energy to reversely circulate heat from low-temperature objects to high-temperature objects to achieve effective utilization of low-level thermal energy. This is exactly what is necessary for human production activities. High-profile technology. Compared with other types of heat pumps, water source heat pumps have many advantages. the water source heat pump is stable and reliable. In addition, the water source heat pump essentially uses the solar energy stored in the water for energy conversion, and the groundwater, rivers, oceans and other water bodies used for work are regenerative and no pollution is generated during operation, so the water source heat pump is a clean use Renewable energy technology. Therefore, in recent years, several technical researches and breakthroughs have been made on this technology at home and abroad. The subject of this graduation project is mainly to design a water source heat pump unit. The cooling capacity of this unit is 6HP. It is planned to use domestic sewage in Nanjing as the water source, and the refrigerant is R410A. This paper includes detailed calculation process of designing water source heat pump and construction drawing design of main equipment, including assembly drawing, condenser, evaporator and main parts drawing.

KeyWord：Heat pump; Water source heat pump unit; Sewage source heat pump; Plate evaporator; Shell and tube condenser

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 水源热泵的研究背景 1

1.2水源热泵的工作原理 1

1.3水源热泵历史上的进步突破 2

1.3.1 我国水源热泵的发展 2

1.3.2 国外水源热泵的发展 3

1.4水源热泵的优缺点 4

1.4.1水源热泵的优点 4

1.4.2 水源热泵的缺点 4

第二章 6HP水源热泵机组设计 5

2.1 设计要求 5

2.2水源热泵机组设计中需要确定的影响因素 5

2.3 图纸设计所遇到的问题 5

第三章 热力计算、结构计算与设计 6

3.1设计热力计算边界条件 6

3.2制冷循环 lg p-h 图及热力状态参数 6

3.3 热力指标计算 7

3.4 板式蒸发器的设计计算 9

3.5 冷凝器的设计计算 12

3.6 无缝钢管的选择 17

第四章 总结 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1 水源热泵的研究背景

热泵技术首次出现于19世纪并发展至今。热泵技术是一种通过逆向循环将热能释放给一个对象使之温度升高即向高温热源汇聚热量的技术。通过使用热泵技术，热泵系统可以将多种易于获得的低位能源转换为人们易于利用的高位能，以此来有效增加资源的利用程度。由于热泵技术的这种特性，对于热泵技术的研究备受人们的瞩目^[1-2]。水源热泵技术从各种方面考虑都属于一种较为清洁节能的制冷供暖方式，被广泛认为是暖通领域值得使用与推广的技术^[3-7]。20世纪初的瑞士世界上首套以河水为动力源的水源热泵系统成功安装。从20世纪70年代开始，热泵技术进入了一个飞速发展的时期，新的热泵技术不断出现以其更高效、更节能、更清洁和用途更广泛的特点代替了旧有技术的使用，被广泛应用于工业生产的各个领域，在高效使用不可再生能源与可持续发展方面起到了不可或缺的作用 ^[8]。水源热泵作为热泵中的一种可以利用水这种可持续资源来作为热泵逆向循环冷热源的技术，更加适合当今这个传统能源危机的时代。

1.2水源热泵的工作原理

水源热泵简单的来说就是以水作为冷热源的热泵。因为地球上绝大多数的面积都被海洋所覆盖，而在人类生活的陆地上也存在着诸如河水，地下水等大量的水资源，可以说水资源是地球上最丰富的资源之一^[9]，而水资源则正是水源热泵能量的来源。水源热泵在利用水资源的基础上，通过借助电能、等其他外力，通过循环将低位能量转化为高位能量，而这个循环是可逆的，通过循环热量从空间被传送到水源时为制冷过程，反之，则为制热过程^[10]。

在制冷过程时，制冷剂从压缩机进入冷凝器，制冷剂向冷却水放热使冷却水升温。然后制冷剂再经过膨胀过程，在蒸发器中吸热蒸发，与此同时冷动水温度降低。最后蒸汽再进入压缩机压缩^[11-12]。

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