摘 要摘 要家用空气源热水器是近几年来飞速发展的一种节能环保的新型热水器设备。本文首先对空气源热泵热水器进行了总体介绍，包括它的发展前景和现状，以及它所具有的优势和存在的问题。然后再对制冷剂R22、R134a、R417a等热媒分别详细介绍它们各自的物性参数特点进行比较分析，选出合适的热媒用于该家用空气源热水器系统中。还有就是确定符合本系统的压缩机、冷凝器和蒸发器的类型。本文要设计的是150L家用空气源热泵热水器，设计要求进水温度是15℃，出水温度是55℃，干球温度是20℃，湿球温度15℃。首先对热泵热水器进行负荷计算，选取合适的压缩机，确定系统蒸发温度为8℃，冷凝温度随着水温的上升从27℃开始以5为差值向上递增，直到62℃截止，共8个参数点，由这8个参数点所对应的不同COP进行积分，求出本系统的平均COP。再对整个热泵系统进行设计计算，其中有对冷凝器的设计计算，蒸发器的设计计算及校核，最后再根据冷凝器的设计计算和蒸发器的设计计算的结果，对四通换向阀、风机、热力膨胀阀、止逆阀、温控器、循环泵等辅助设备进行相应的选型及校核。关键词家用空气源；压缩机；冷凝器；蒸发器；辅助设备Abstract
目 录
第一章 绪论 1
1.1 空气源热泵热水器的研究背景和意义 1
1.2 空气源热泵热水器的发展和市场现状 1
1.3 空气源热水器的发展前景与存在的问题  2
1.3.1 空气源热泵热水器具有的优势 2
1.3.2 家用空气源热水器的发展前景 3
1.3.3 家用空气源热水器现存的困难 4
第二章 方案设计 5
2.1 空气源热泵热水器的工作原理及特点 5
2.2 热媒 6
2.2.1 热媒的比较 6
2.2.2 热媒的确定 6
2.3 确定压缩机的类型 7
2.4 确定冷凝器的类型 7
2.5 确定蒸发器的类型 7
第三章 制热循环热力计算 9
3.1系统的热力计算 9
3.2单级蒸汽压缩制冷循环压焓图 9

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3.3 不同冷凝温度相对应的不同COP 11
第四章 冷凝器和蒸发器的设计计算 25
4.1套管式冷凝器 25
4.1.1 冷凝器的结构设计 25
4.1.2 套管式冷凝器所需的内管根数 26
4.1.3 该套管式冷凝器的传热计算 26
4.2蒸发器的设计计算 28
4.2.1 蒸发器的结构设计 28
4.2.2 蒸发器的几何计算 29
4.2.3 强制对流中空气流经蒸发器时的状态变化过程 30
4.2.4 强制对流中空气的物性 31
4.2.5 计算空气侧干表面传热系数 31
4.2.6 蒸发器传热管空气侧当量表面传热系数的计算 32
4.2.7 蒸发器传热管管内热媒蒸发时表面传热系数的计算 32
4.2.8 蒸发器传热温差的初步计算 35
4.2.9 蒸发器传热系数的计算 35
4.2.10 校核本系统取的
值 36
4.2.11 确定蒸发器尺寸 36
4.2.12 R134a的流动阻力及其对传热温差的影响 37
4.2.13 空气侧的阻力计算 37
第五章 辅助设备的选型 39
5.1 承压水箱 39
5.2 节流装置的选型 40
5.2.1 热力膨胀阀的选型 40
5.2.2 止逆阀的选型 40
5.3 电磁四通换向阀的选型 41
5.4 循环泵的选型 41
5.5 风机的选型 42
5.6 温度控制器的选型 43
结 论 45
致 谢 46
参考文献 47
第一章 绪论
1.1 空气源热泵热水器的研究背景和意义
热泵技术是一项新型的新能源技术[1]，而空气源热泵热水器是这几年市场上非常具有前景的一种新型热水器设备。它是让热媒在蒸发器中蒸发吸收空气中的热源，然后流入压缩机压缩，变成高温高压的热媒，随后进入冷凝器中冷凝放出热量来加热水温，最后被热力膨胀阀节流成低温低压的热媒液体，再次流回蒸发器中蒸发，从而形成一个可持续运行的制热循环。空气源热泵热水器不仅不会造成臭氧层空洞，而且它的GWP值很小，制造相同的热水量，比电辅助太阳能热水器利用能效高。
进入21世纪的中国，逐渐从能源输出大国变为了能源进口大国。而且由于人们缺乏对环境保护的意识，造成了当地发展越是快速，自然环境破坏越是严重。对于正在高速发展中的中国来说，这两个方面的问题尤为严重。现如今，国家积极号召倡导节能减排的生活方式，提出绿色生活的口号和可持续发展的理念。2007年，在中国人民大会堂举行的第十七大人民代表大会，首次提出了“建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”的理念，让国人第一次深刻理解了中国要想快速的可持续发展，必须要做到节约能源和保护我们赖以生存的环境。
我国是世界上人口最多的国家，总人口数占到全球人口的20%。随着我国经济的高速发展，人民生活水平的快速提高，热水器早已进入千家万户老百姓家中，成为家庭中的必备家用电器。相对于传统的电热水器，燃气热水器和太阳能热水器，空气源热泵热水器具有更加的安全，节能和环保的特点。基于这些优点的前提下，在不久的将来，空气源热水器必将取代电热水器和燃气热水器，成为全世界人民购买热水器的第一选择。
1.2 空气源热泵热水器的发展和市场现状
在十九世纪初，人们对能否将热量从温度较低的物质“泵”送到温度较高的介质中这一问题产生了浓厚的兴趣。随后在技术飞速发展下，众多科学家对热泵的研究逐渐引起风潮[2]。
我国从1979年诞生第一台热水器开始，热水器经过了第一代燃气热水器，第二代电热水器，第三代太阳能热水器，发展可谓十分迅速。随着时代的发展，人们对环保和节能方面的要求愈来愈高，新一代热水器空气源热泵热水器的横空出世很好的解决了这个问题。不仅如此，空气源热泵热水器的使用地域范围非常广。夸张点来说，由于它的运行原理就是吸收空气中的热源，所以按理来说有空气的地方，就可以使用空气源热泵热水器。相信随着人们对空气源热泵热水器的不断深入的研究，我上述所说的话一定会变成现实。

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