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摘 要

本次设计主要设计一款家用型的容量为100L的整体式空气源热泵热水器。空气源热泵热水器是当今家用热水器中较为节能的一种，通过制冷剂的循环过程大大提高了能源的利用效率。而整体式空气源热泵热水器与其他形式的空气源热泵热水器在结构上有很大的差别。其他热水器设有独立水箱，且蒸发器置于室外，而整体式空气源热泵热水器的蒸发器,水箱,压缩机,冷凝器都在一个整体的箱子里，水箱和冷凝器是在一起的。由于冷凝器在水箱中属于沉浸式，自然对流换热，所以换热系数相对于其他几种空气源热泵热水器较小。但是，整体式空气源热泵具有安装的灵活性，无需在墙上开孔与室外连通，随处安装。对于容量较小的小型热泵，整体式空气源热泵热水器是最佳的选择。我们的设计计算将明细每一个部件的热力过程、结构可靠性以及整体热力可靠性。同时，我们将考虑生产过程中的问题，水箱加工的厂家规范，毛细管设计计算与实际的偏差，安装过程中的调整。

关键词：空气源热泵热水器 蒸发器 冷凝器

The Design of 100L Holistic Air Source Heat Pump Water Heater

Abstract

This design mainly design a type of household monolithic air source heat pump water heater which has a capacity of 100L. Air source heat pump water heater is one kind of modern household energy saving water heater. It can greatly improve the energy utilization efficiently through the refrigerant cycle. Packaged air source heat pump water heater have many differences in structure compared with other forms of air source heat pump water heater. Other water heater is equipped with independent water tank, and evaporator is in the outdoor. Evaporator, tank, compressor, condenser of packaged air source heat pump water heater are an integral part of the box, with radiator and condenser together. Since the condenser belongs to immersion in the water tank, the type of natural convective heat transfer. So the heat transfer coefficient is smaller compared with several other air source heat pump water heater. However, packaged air source heat pump has the flexibility of installment, which don`t have to trepan on the wall in order to connect with outside, can be installed everywhere. For small volume heat pump, packaged air source heat pump water heater is the best choice. Our design calculation will detail the thermal process of each component, structure reliability and the reliability of the overall thermal calculation. At the same time, we will consider the problem in the process of production, manufacturers specifications of tank, deviation between design calculation and the actual of capillary and adjustment during installation.

Key Words: Air source heat pump water heater; Evaporator; Condenser

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

第二章 热循环计算 3

2.1 空气源热泵热水器原理 3

2.2 原始参数 4

2.3 压缩机选型 4

2.4 压缩机参数及制冷剂参数 4

2.5 整体系统热力计算 5

第三章 零部件设计计算 7

3.1 蒸发器设计计算 7

3.1.1 蒸发器进出口参数 7

3.1.2 蒸发器的结构参数 7

3.2 冷凝器的设计计算 15

3.2.1 冷凝器设计选型 15

3.2.2 冷凝器设计计算 15

3.3 毛细管 20

3.4 水箱及保温外壁计算 21

3.5 风机 22

3.6 结构参数定型 24

参考文献 26

致谢 28

第一章 引言

热泵热水器是热泵在制取热水方面的应用。它是一种通过消耗部分高品质能量——电能，把量从低温热源转移到高温热源、制取生活热水的装置，转移到高温热源的热量包括所消耗的电能（用来驱动压缩机、风机、循环水泵）和从低温热源吸收的热量。在日常生活中，空气、地下水、浅表水、土壤等都是热泵热水器理想的低温热源，他们所包含的能量来自于太阳队地球表面的辐射，因此热泵热水器是一种间接利用太阳能的高效、节能装置。

空气源热泵的原理实际和空调差不多，是一种新型的热水器，主要由几大部分组成：蒸发器，压缩机，冷凝器，储液罐，膨胀阀等等，整套设备中贯穿着一种物质，冷媒，现实中最常见的就是氟利昂，工作原理就是冷媒在蒸发器中与空气进行热交换，吸收空气的热量，为什么会吸收空气的热量，是因为这种物质的沸点很低，一般是零下40几度。由于物体由液态变成气态要吸收大量的热量，所以这里的空气相对来说温度已经很高，所以一定会吸热，在蒸发器中吸热以后由液态变为气态，进入压缩机，由压缩机把这种冷媒加工成为高温高压的蒸汽，然后进入冷凝器，在冷凝器中，冷媒与水进行热交换，冷媒的温度下降，由高温高压的气态变成液态，释放大量的热量，而水就可以吸收这种热量，冷媒就又回到储液罐中，等待下一次的循环，正是因为冷媒的这种周而复始的循环，把大量的热能源源不断的从空气中带到水中，所以叫空气源热泵热水器。

空气源热泵热水器和电热水器、燃气热水器相比节能，这完全是由其工作原理决定的。空气源热泵热水器主要由类似空调器室外机的热泵装置和大容量承压保温水箱组成。压缩式空气源热泵装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置四部分组成，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，从而将环境中的热量转移到水中，如图1.1所示。热泵在工作时，把环境介质（即空气)中贮存的能量Q_A在蒸发器内加以吸收；它本身消耗一部分能量Q_B，即压缩机的耗电；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热Q_C，Q_C=Q_A Q_B，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功Q_B和热泵从环境中吸收的热量Q_A， 因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。

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