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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）
題 目 ASWH-2HP 空氣源熱泵熱水器
機(jī)組樣機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
學(xué) 號(hào)
院（系）
指導(dǎo)教師（職稱(chēng)）
完成時(shí)間
ASWH－2HP空氣源熱泵熱水器機(jī)組樣機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)主要介紹了空氣源熱泵熱水器的工作原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用。20世紀(jì)開(kāi)始，空氣源熱泵機(jī)組有了很大的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空氣源熱泵廣泛用于中國(guó)大部分地區(qū)，源于它的優(yōu)點(diǎn)。例如高效率、節(jié)能、使用經(jīng)濟(jì)等。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的工況對(duì)空氣源熱泵熱水器機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在這篇設(shè)計(jì)中，主要內(nèi)容是通過(guò)相關(guān)的理論計(jì)算對(duì)空氣源熱泵冷凝器和蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選擇合適的壓縮機(jī)和節(jié)流機(jī)構(gòu)。而且，在理論計(jì)算與設(shè)備選型的過(guò)程中進(jìn)行換熱面積、有效管長(zhǎng)、COP等方面的校核，盡量使設(shè)備選型與理論計(jì)算的參數(shù)接近，減小誤差，使設(shè)計(jì)出來(lái)的設(shè)備具有更高的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，除此之外，還模擬了三維實(shí)體圖形以及CAD視圖。通過(guò)這次設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷地探索、求解，我可以將理論運(yùn)用于設(shè)計(jì)之中，并且能夠更好更全面的掌握小型制冷裝置的基本設(shè)計(jì)方法。而且對(duì)于所學(xué)習(xí)到的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，將理論計(jì)算與實(shí)際應(yīng)用完美結(jié)合。
關(guān)鍵詞 熱泵/空氣源/熱水器/功能性
THE DESIGN OF ASWH－2HP AIR SOURCE HEAT
PUMP WATER HEATER
ABSTRACT
Air source heat pump water heater is mainly introduced in this paper the working principle, characteristics and applications. Since the mid-20th century, the air source heat pump had a great development. With the national economic development and improvement of living standards, air source heat pump is widely used in the most parts of China, due to its advantages, Such as high efficiency, energy saving, and economical. This report is based on the given conditions of air source heat pump design.
This paper mainly introduces the working principle, the air source heat pump water heater characteristic and its application. The first is introduced from the overview, air source heat pump's origin, development, design and calculation of the overall layout and component. Through the expertise learned introduces refrigeration equipment refrigeration cycle thermodynamic calculation, matching and checking the compressor, evaporator, condenser performance calculation and check of structural design, in addition to other refrigeration equipment attachments including selection criteria and requirements, piping connection and arrangement, cooling conditions the choice of refrigerant selection.
KEY WORDS heat pump, air source, water heater, functionality
II
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 緒論 1
1.1 空氣源熱泵熱水器的概況 1
1.1.1 空氣源熱泵熱水器的研究背景及意義 1
1.1.2 空氣源熱泵熱水器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 2
1.2 空氣源熱泵熱水器的工作原理 4
1.3 空氣源熱泵熱水器的優(yōu)缺點(diǎn) 5
1.3.1 空氣源熱泵熱水器的優(yōu)點(diǎn) 5
1.4 空氣源熱泵熱水器的發(fā)展前景 6
2 設(shè)計(jì)方案選擇與論證 8
2.1 制冷劑 8
2.1.1 制冷劑的概述 8
2.1.2 制冷劑的分類(lèi) 8
2.1.3 制冷劑的選用原則 9
2.2 壓縮機(jī) 9
2.2.1 壓縮機(jī)概述 9
2.2.2 壓縮機(jī)的比較 10
2.3 冷凝器 14
2.3.1 冷凝器概述 14
2.3.2 冷凝器的比較 14
2.4 蒸發(fā)器 16
2.4.1 蒸發(fā)器概述 16
2.4.2 蒸發(fā)器的比較 17
3 設(shè)計(jì)計(jì)算 20
3.1 系統(tǒng)的熱力計(jì)算 20
3.1.1 空調(diào)系統(tǒng)的熱力計(jì)算 20
4 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
4.1 氟利昂套管式冷凝器的結(jié)構(gòu) 23
4.2 氟利昂套管式冷凝器的傳熱計(jì)算 23
4.3 氟利昂套管式冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.3.1 有關(guān)參數(shù)的選擇及計(jì)算 24
4.3.2 確定內(nèi)管根數(shù) 24
4.3.3 傳熱計(jì)算 25
4.3.4 冷凝器整體結(jié)構(gòu) 26
5 熱泵蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算 27
5.1 強(qiáng)制通風(fēng)空氣冷卻式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 27
5.2 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 30
5.2.1 初步的結(jié)構(gòu)規(guī)劃 30
5.2.2 計(jì)算幾何參數(shù) 30
5.2.3 計(jì)算空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 32
5.2.4 確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過(guò)程 33
5.2.5 循環(huán)空氣量的計(jì)算 34
5.2.6 空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算 34
5.2.7 管內(nèi)R134a蒸發(fā)時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算 35
5.2.8 傳熱溫差的初步計(jì)算 39
5.2.9 傳熱系數(shù)的計(jì)算 39
5.2.10 核算假設(shè)的qi值 39
5.2.11 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定 39
5.2.12 R134a的流動(dòng)阻力及其對(duì)傳熱溫差的影響 41
5.2.13 空氣側(cè)的阻力計(jì)算 41
5.2.14 蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的選型 42
6 壓縮機(jī)的選型計(jì)算 45
6.1 理論排氣量的計(jì)算 45
6.2 軸功率的計(jì)算 45
6.3 壓縮機(jī)選型 45
6.4 壓縮機(jī)的校核 45
6.4.1 壓縮機(jī)名義工況下的熱力計(jì)算 46
6.4.2 壓縮機(jī)的選型及校核計(jì)算 47
7 節(jié)流裝置介紹與類(lèi)型選擇 49
7.1 熱力膨脹閥的選型 51
7.1.1 熱力膨脹閥名義工況下的熱力學(xué)計(jì)算 52
7.1.2 選定熱力膨脹閥 53
8 其他輔助設(shè)備的計(jì)算與選型 55
8.1 干燥過(guò)濾器計(jì)算與選型 55
8.2 氣液分離器 56
8.3 油分離器 57
8.4 視液鏡 57
8.5 截止閥的選取 58
8.6 電磁閥的選取 59
8.7 分流頭的選擇 61
8.8 壓力控制器的選擇 61
9 儲(chǔ)水箱[25] 63
9.1 熱水箱的組成 63
9.1.1 外殼 63
9.1.2 內(nèi)膽 64
9.1.3 保溫層 64
9.2 熱水箱的設(shè)計(jì)[28] 65
結(jié)束語(yǔ) 66
致 謝 67
參考文獻(xiàn) 68
II
ASWH-2HP空氣源熱泵熱水器機(jī)組樣機(jī)的設(shè)計(jì)
1 緒論
能源是當(dāng)今各個(gè)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展中的重要課題。我國(guó)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)經(jīng)歷了近30 年的高速增長(zhǎng)，而支持我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)之一是能源利用水平的迅速提高。但是隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，能源資源缺乏、結(jié)構(gòu)不夠合理、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題日益突出。黨的十八大提出了到2020年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值要比2000年再翻兩番的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)，這對(duì)能源安全等問(wèn)題提出了更高的要求。在新的形勢(shì)下，我國(guó)有必要大力發(fā)展可再生能源[1]， 。而熱泵產(chǎn)品是當(dāng)今世界先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)品之一，空氣源熱泵熱水器就是在這種背景下被人們所重視及推崇起來(lái)的。
隨著生活水平的提高，人們對(duì)人居環(huán)境的要求逐步提高，與此同時(shí)對(duì)能源的需求也逐步增加，能源供需間的矛盾也日益突出。能源便成為當(dāng)今各個(gè)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展中的重要課題。我國(guó)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)經(jīng)歷了近 30 年的高速增長(zhǎng)，而支持我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)之一是能源利用水平的迅速提高。但是隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，能源資源缺乏、結(jié)構(gòu)不夠合理、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題日益突出。黨的十八大提出了到2020年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值要比2000年再翻兩番的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)，這對(duì)能源安全等問(wèn)題提出了更高的要求。在新的形勢(shì)下，我國(guó)有必要大力發(fā)展可再生能源，。而熱泵產(chǎn)品是當(dāng)今世界先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)品之一，空氣源熱泵熱水器就是在這種背景下被人們所重視及推崇起來(lái)的。
1.1 空氣源熱泵熱水器的概況
1.1.1 空氣源熱泵熱水器的研究背景及意義
能源是人類(lèi)社會(huì)求生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，中國(guó)作為一個(gè)能源消耗大國(guó)，人口眾多，能源相對(duì)匱乏, 自然資源總量排在世界第七位， 能源總量約4 萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，居世三位，而人均能源占有量約為世界平均水平的40%。盡管我國(guó)人均用能不及世界平均人均能耗水平的一半,但能源消費(fèi)總量已達(dá)世界第二。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看，我國(guó)是世界上最大的煤炭消費(fèi)國(guó)，煤炭消費(fèi)約占總能量的67%，這是導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重污染、生態(tài)逐年惡化的根本原因之一。因此，大力開(kāi)拓新能源與可再生能源的實(shí)際應(yīng)用成為我國(guó)解決能源緊張和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要戰(zhàn)略任務(wù)。
空氣源能是新能源與可再生能源的重要組成部分。空氣源能量巨大，是取之不盡用之不竭的能源?？諝庠茨艿睦貌幌駥?duì)地球上所蘊(yùn)藏的常規(guī)能源那樣，可能會(huì)在幾百年后就完全枯竭?？諝庠茨芊植紡V闊，獲取方便?？諝庠茨懿恍枰_(kāi)采和運(yùn)輸，使用安全衛(wèi)生，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是當(dāng)之無(wú)愧的清潔能源?？諝庠茨艿睦镁哂芯薮蟮氖袌?chǎng)前景，不僅帶來(lái)很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
近年來(lái)隨著資源和環(huán)境的問(wèn)題日益嚴(yán)重，在滿(mǎn)足人們健康、舒適要求的前提下，合理利用自然資源，保護(hù)環(huán)境，減少常規(guī)能源消耗，已成為暖通空調(diào)行業(yè)需要面對(duì)的一個(gè)重要問(wèn)題。為了使空調(diào)行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的道路，有必要對(duì)其技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新?？諝庠礋岜霉峥照{(diào)系統(tǒng)是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無(wú)污染的既可供暖又可制冷的環(huán)保型的新型空調(diào)系統(tǒng)。作為一種有效的節(jié)能綠色產(chǎn)品，空氣源熱泵將在我國(guó)建筑空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。因此，空氣源熱泵技術(shù)在我國(guó)有著廣闊的應(yīng)用前景，它的應(yīng)用將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.1.2 空氣源熱泵熱水器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1.1.2.1 國(guó)外研究狀況
1824年，卡諾提出熱-功轉(zhuǎn)換概念即“卡諾循環(huán)”，奠定了熱泵的理論基礎(chǔ)。1850 年，開(kāi)爾文在此理論的基礎(chǔ)上，提出了“逆卡諾循環(huán)”的熱泵概念。從此以后，世界各國(guó)開(kāi)始對(duì)熱泵技術(shù)的研究，熱泵產(chǎn)業(yè)得到很大的發(fā)展[1]。
從我國(guó)看來(lái)，熱泵熱水器或許還是一種新產(chǎn)品。但事實(shí)上，這種產(chǎn)品已經(jīng)在海外發(fā)展多年。在20世紀(jì)60年代，世界能源危機(jī)爆發(fā)，熱泵熱水器受到充分的重視，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的政府和企業(yè)都投入了大量的資金用于開(kāi)發(fā)熱泵熱水器產(chǎn)品，目前，熱泵熱水器在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)比較成熟。
據(jù)悉，在大多數(shù)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，熱泵產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了大多數(shù)家庭。澳大利亞Quantum公司，從上世紀(jì)70年代生產(chǎn)出家用空氣源熱泵產(chǎn)品至今，有的產(chǎn)品已正常運(yùn)行了十幾年，其性能得到了用戶(hù)的肯定。現(xiàn)在，國(guó)外的空氣能熱泵熱水器市場(chǎng)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在有的發(fā)達(dá)國(guó)家使用的比例高達(dá)70%。
而日本、新加坡、馬來(lái)西亞等與中國(guó)毗鄰的國(guó)家，熱泵熱水器使用也比較普遍。特別是日本，具備節(jié)能優(yōu)勢(shì)的熱泵熱水器近年來(lái)使用量急速上升。據(jù)記者了解，熱泵熱水器從2001年開(kāi)始進(jìn)入日本家庭，日本資源能源廳對(duì)熱泵蓄熱空調(diào)系統(tǒng)給予設(shè)備投資補(bǔ)助，到2005年4月，日本已經(jīng)有2.1萬(wàn)座樓房使用了熱泵熱水器。在日本，這種產(chǎn)品進(jìn)一步普及的主要困難是價(jià)格太貴，每臺(tái)熱泵熱水器售價(jià)60萬(wàn)日元(1美元約合110日元)，即使有政府補(bǔ)助，也比一般熱水器貴15萬(wàn)日元。目前，各制造廠家正在想方設(shè)法降低制造成本，使熱泵熱水器的價(jià)格更能讓人接受。同時(shí)，政府也正在增加補(bǔ)貼，促進(jìn)熱泵式熱水器市場(chǎng)的發(fā)展。據(jù)日本制冷工業(yè)協(xié)會(huì)(JRA)有關(guān)人員介紹，2006年，日本政府對(duì)熱泵熱水器的補(bǔ)貼預(yù)算高達(dá)125億日元，比2004年增長(zhǎng)了55億日元。到2010年，日本計(jì)劃全國(guó)熱泵熱水器的使用量要達(dá)到520萬(wàn)臺(tái)。此外，三洋、三菱等企業(yè)已經(jīng)配套開(kāi)發(fā)了一系列適合熱泵熱水器的壓縮機(jī)及其配套技術(shù)。
從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，在技術(shù)創(chuàng)新上，1998年P(guān)etter Neksa等提出了利用二氧化碳作為空氣源熱泵熱水器工質(zhì)來(lái)解決R22的溫室效應(yīng)問(wèn)題，并且開(kāi)發(fā)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。該系統(tǒng)在0℃的氣候環(huán)境下能夠把水的溫度從9℃升高到 60℃，并且COP值高達(dá)4.3。二氧化碳熱泵系統(tǒng)不僅比電加熱設(shè)備減少了75%的能耗，另外一個(gè)特點(diǎn)就是出水溫度可以很容易達(dá)到 90℃[2]。Masahiro Kobayashi對(duì)低溫寒冷地區(qū)進(jìn)行了CO2熱泵熱水器研究，為日本寒冷地區(qū)的CO2熱泵熱水器使用提供依據(jù)。
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，美國(guó)學(xué)者Stefans. Bertsch[3]等通過(guò)對(duì)帶中間冷卻器的雙級(jí)壓縮循環(huán)、帶經(jīng)濟(jì)器的雙級(jí)壓縮循環(huán)、復(fù)疊式循環(huán)三種循環(huán)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬，認(rèn)為在－30℃環(huán)境溫度下復(fù)疊式循環(huán)具有最好運(yùn)行特性。Satoru Okamoto研制的熱泵系統(tǒng)利用海水作為低溫?zé)嵩?，向房間進(jìn)行供熱。由于單熱源熱泵系統(tǒng)很多時(shí)候受到氣候、地域的限制，因此近年來(lái)不少高校、研究所都在從事復(fù)合熱源熱泵系統(tǒng)的研究，例如晴天可以充分利用太陽(yáng)能，陰雨天則可以采用空氣源熱泵輔助供熱[4]。 在動(dòng)態(tài)模擬上，G.L.Morrison[5]等提出了利用Trnsys仿真軟件對(duì)熱泵進(jìn)行全年綜合性的動(dòng)態(tài)仿真，并且評(píng)定了各類(lèi)熱泵性能等級(jí)；Minsung Kim[6]等對(duì)熱泵熱水器的不同型號(hào)水箱進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，認(rèn)為水箱體積越小，瞬間性能退化越大；相反，水箱體積越大，熱量損失越快。Christian J. L.Hermes 等利用熱力學(xué)第一定律對(duì)家用冰箱的開(kāi)啟閉合建立了瞬間動(dòng)態(tài)仿真，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明誤差值在10%內(nèi)。
總之，目前國(guó)外針對(duì)普通的定頻空氣源熱泵熱水器進(jìn)行了很多研究,并取得了一定的成果，例如，針對(duì)定頻空氣源熱泵熱水器目前存在的問(wèn)題,提出了一種直流變頻空氣源熱水器[7]。面對(duì)國(guó)際上正在限用HCFC類(lèi)制冷劑,國(guó)外HCFC—22的主要替代物為R407C、 R410A和HFC -134a等。有關(guān)HCFC—22的替代物,從環(huán)保性能、使用性能和經(jīng)濟(jì)成本等方面來(lái)講，都不是太理想，國(guó)外正在做進(jìn)一步的探索和研究。
1.1.2.2 國(guó)內(nèi)研究狀況
我國(guó)的熱泵研究相對(duì)其他發(fā)達(dá)國(guó)家的熱泵發(fā)展來(lái)說(shuō)，有一段明顯的滯后期。目前，空氣源熱泵熱水器的理論基礎(chǔ)漸趨成熟，并且在工程應(yīng)用上越來(lái)越普遍。然而空氣源熱泵熱水器對(duì)環(huán)境氣候依賴(lài)性大，因此國(guó)內(nèi)不少研發(fā)人員不斷提出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改良、系統(tǒng)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新方案。具體如下：
在技術(shù)改良方面，以西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)為代表，探討降低蒸發(fā)器空氣側(cè)的結(jié)霜，減少傳熱熱阻，強(qiáng)化蒸發(fā)器對(duì)流換熱。
在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，陳光明[8]等提出了一種用于低溫環(huán)境下新型空氣源熱泵裝置，它既可以采用傳統(tǒng)單級(jí)空氣源熱泵方式運(yùn)行，又可按復(fù)疊循環(huán)方式運(yùn)行，這樣熱泵制熱應(yīng)在最佳節(jié)能控制條件下運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)最大限度節(jié)能。但是這樣的系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，投資成本高。
在系統(tǒng)優(yōu)化方面，上海交通大學(xué)的張潔[9]等在空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的充注量、冷凝盤(pán)管長(zhǎng)度以及系統(tǒng)匹配問(wèn)題加以討論，提出優(yōu)化并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證；
同濟(jì)大學(xué)蘇生、陳汝?yáng)|教授[10] 從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，把握熱泵供熱量、功率消耗、環(huán)境因素以及價(jià)格問(wèn)題，認(rèn)為熱泵熱水器具有一個(gè)最佳熱容量的選取問(wèn)題。
在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬上，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多相關(guān)的研究，這里不一一細(xì)述。在動(dòng)態(tài)模擬方面，華南理工大學(xué)劉金平教授[11]在已有的熱泵熱水器動(dòng)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上擬合試驗(yàn)結(jié)果，建立模型，研究?jī)?chǔ)熱水箱水溫變化和外界環(huán)境的溫濕度變化對(duì)運(yùn)行性能影響，并計(jì)算分析我國(guó)南方地區(qū)熱泵年供熱性能系數(shù)。
總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)熱泵技術(shù)研究開(kāi)發(fā)工作的起點(diǎn)和發(fā)展歷史與國(guó)外相比有較大差距。我國(guó)的熱泵事業(yè)剛開(kāi)始起步,而且發(fā)展勢(shì)頭看好。目前,利用較多的是水源熱泵,而用空氣源熱泵制取生活用熱水在國(guó)內(nèi)近幾年剛剛起步?？諝庠礋岜脽崴饔捎诎踩?、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、不排放毒氣等諸多優(yōu)點(diǎn),以及可以有效解決目前國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)對(duì)節(jié)約能源、環(huán)保、安全等各方面比較棘手的問(wèn)題,而受到社會(huì)各方面的廣泛關(guān)注。
1.2 空氣源熱泵熱水器的工作原理
空氣源熱泵熱水器一般由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、過(guò)濾器、儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)水箱及輔助熱源等部分組成，如圖1。運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理，以空氣作為低溫?zé)嵩传@取熱量，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的壓縮變?yōu)楦邷責(zé)崮?，并傳遞到水箱中把冷水加熱。其工作流程如下: 首先，傳熱工質(zhì)( 過(guò)熱液體媒體) 在蒸發(fā)器內(nèi)吸收低溫?zé)嵩吹臒崃?，蒸發(fā)成氣體媒體，經(jīng)過(guò)壓縮器的壓縮，變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w媒體;高溫高壓的氣體媒體流經(jīng)冷凝器將熱能傳遞給冷水，同時(shí)自身變?yōu)楦邏阂后w媒體; 高壓液體媒體在膨脹閥中減壓，再變成過(guò)熱液體媒體，進(jìn)入蒸發(fā)器，完成一個(gè)循環(huán); 通過(guò)冷凝器向冷水中不斷放熱，使水逐漸升溫，達(dá)到制熱水的目的。
圖1-1 空氣源熱泵熱水器工作流程
1.3 空氣源熱泵熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)
1.3.1 空氣源熱泵熱水器的優(yōu)點(diǎn)
與常規(guī)太陽(yáng)能相比，空氣源熱泵熱水器具有四個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：??????
（1）投資方面：如達(dá)到相同供水效果，資金投入空氣源熱泵熱水器比常規(guī)太陽(yáng)能產(chǎn)品少，并且可以使用經(jīng)濟(jì)電能，在用電低谷時(shí)制熱水儲(chǔ)備。
（2）使用方面：常規(guī)太陽(yáng)能產(chǎn)品受天氣影響明顯，陰雨天、下雪天、夜晚就不能工作，而空氣源熱泵熱水器不管陰天、雨天、下雪天、夜晚或陽(yáng)光明媚都能照常工作，全天候提供熱水。????
（3）運(yùn)行成本方面：常規(guī)太陽(yáng)能在太陽(yáng)直射下，幾乎零成本運(yùn)行，可惜在陰雨雪天或夜晚只能依靠輔助系統(tǒng)工作，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，正常使用時(shí)，常規(guī)太陽(yáng)能輔助系統(tǒng)全年耗電能比空氣源熱泵熱水器全年總耗電能要高1.5倍。
（4）其它功能方面：空氣源熱泵熱水器使用不受地點(diǎn)限制，可以擺放在任何地方，而且占地空間很小，而常規(guī)太陽(yáng)能要達(dá)到同等供熱效果則需占用很大空間，還必須露天擺放。同時(shí)使用壽命可達(dá)15年以上，維護(hù)費(fèi)用低，設(shè)備性能穩(wěn)定。
與鍋爐相比，空氣源熱泵熱水器具有四個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：
（1）熱效率高：產(chǎn)品熱效率全年平均在300%以上，而鍋爐的熱效率不會(huì)超過(guò)100%。
（2）運(yùn)行費(fèi)用低：與燃油，燃?xì)忮仩t比，全年平均可節(jié)70%的能源，加上電價(jià)的走低和燃料價(jià)格的上漲，運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)日益突出。
（3）環(huán)保：空氣源熱泵熱水器無(wú)任何燃燒排放物，制冷劑選用了環(huán)保制冷劑，對(duì)臭氧層零污染，是較好的環(huán)保型產(chǎn)品。
（4）運(yùn)行安全，無(wú)需值守：與燃料鍋爐相比，運(yùn)行絕對(duì)安全，而且全自動(dòng)控制，無(wú)需人員值守，可節(jié)省人員成本。
1.3.2 空氣源熱泵熱水器的缺點(diǎn)
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)商用熱泵熱水器已進(jìn)行了大量深入的研究，并取得了一定的成果及較廣泛的應(yīng)用。但是，目前家用熱泵熱水器尚存在許多問(wèn)題亟待解決。
總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前應(yīng)用家用熱泵熱水器亟待解決四大問(wèn)題：
第一，COP 水平,涉及熱泵循環(huán)的選擇；壓縮機(jī)的性能、壽命、成本設(shè)計(jì)；熱交換器換熱能力與阻力的匹配，熱媒的選擇等問(wèn)題。
第二，結(jié)霜問(wèn)題。區(qū)域性特征明顯，因其對(duì)外界環(huán)境溫度依賴(lài)過(guò)大，其正常工作環(huán)境溫度在-5度-40度之間，故基本適用于華東、華南等長(zhǎng)江以南地區(qū)，廣東、福建、浙江、湖南、江西、云南等省份空氣能熱泵熱水器發(fā)展比較良好。而在還沒(méi)有真正的技術(shù)解決結(jié)霜等造成產(chǎn)品運(yùn)行困難的問(wèn)題之前，廣大的北方則基本無(wú)人敢企及。
第三，經(jīng)濟(jì)性。衡量熱泵熱水器的經(jīng)濟(jì)性一方面要考慮運(yùn)行費(fèi)另一方面要考慮初投資及隨后的維修費(fèi)等其余費(fèi)用。運(yùn)行費(fèi)用除了能源價(jià)格外還必須考慮一次能使用的經(jīng)性。
第四，換熱器和套管換熱器易結(jié)垢斷裂。熱泵熱水器的出水溫度通?？蛇_(dá)到50至60攝氏度，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)水是最易結(jié)垢的，如果不能定期清洗換熱器，對(duì)于板式換熱器而言，就會(huì)脹破，對(duì)于套管式換熱器而言，其內(nèi)管會(huì)破裂，從而導(dǎo)致整個(gè)熱泵熱水機(jī)組失去功能。
1.4 空氣源熱泵熱水器的發(fā)展前景
隨著能源緊缺的進(jìn)一步擴(kuò)大，全民的節(jié)能意識(shí)也得到了很大的提高。節(jié)能不再只是作為一種宣傳口號(hào)被傳播，而是切實(shí)地被各地的政府等相關(guān)職能部門(mén)提上了日程。從長(zhǎng)江三角洲的“電荒”到涉及東北、華東、華南、西南等地區(qū)的“煤荒”與“缺油”，傳統(tǒng)能源緊缺的“紅燈籠”掛遍中國(guó)大地。能源危機(jī)的警鐘喚起了人們對(duì)能源戰(zhàn)略應(yīng)用的重新思考，同時(shí)也將人們的目光引向了新型能源的開(kāi)發(fā)及利用。
伴隨著能源緊缺的影響，一些標(biāo)榜節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，特別是夏季來(lái)臨時(shí)各個(gè)行業(yè)對(duì)電能的嚴(yán)重依賴(lài)，“電荒”的影響對(duì)一些耗電大的產(chǎn)品的節(jié)能性提出了更高的要求，諸如空調(diào)、電熱水器等產(chǎn)品。近兩年來(lái)，一種更新型的節(jié)能熱水器產(chǎn)品——空氣源熱泵熱水器，在全國(guó)市場(chǎng)都吹響了號(hào)角。空氣源熱泵與目前常用的電熱水器不同，它不是用電熱管在水中直接加熱，而是通過(guò)熱泵集熱器從自然空氣中收集熱源，傳熱工質(zhì)吸熱自然汽化，經(jīng)壓縮后形成高溫高壓氣體，再通過(guò)冷凝盤(pán)管“搬運(yùn)”到水中釋放熱量。冷凝后工質(zhì)變成液體經(jīng)膨脹閥回到終端，周而復(fù)始，閉合循環(huán)，從而達(dá)到加熱冷水制取生活熱水的目的。
空氣源熱泵熱水器具有太陽(yáng)能熱水器節(jié)能、環(huán)保、安全的優(yōu)點(diǎn)，又解決了太陽(yáng)能熱水器依靠陽(yáng)光采熱和安裝不便的缺點(diǎn)。由于高安全、高節(jié)能、壽命長(zhǎng)、不排放毒氣等諸多優(yōu)點(diǎn)，以及可以有效的解決目前國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)對(duì)節(jié)約能源、環(huán)保、安全等各方面較棘手問(wèn)題，而日益受到社會(huì)各方面的廣泛關(guān)注。
事實(shí)上，目前國(guó)內(nèi)的熱水器市場(chǎng)仍以燃電當(dāng)家。而太陽(yáng)能熱水器品牌眾多但由于自身的缺點(diǎn)目前還不能與燃電并駕齊驅(qū)。熱泵熱水器被稱(chēng)為第四類(lèi)熱水器產(chǎn)品，其所具有的優(yōu)點(diǎn)決定了它必將成為一種極具發(fā)展前途的熱水器，同時(shí)熱泵熱水器產(chǎn)品更加符合國(guó)家的能源政策，特別是近年來(lái)由于能源問(wèn)題而促使世界各國(guó)正大力倡導(dǎo)及支持節(jié)能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和推廣。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、制造成本的進(jìn)一步降低，熱泵熱水器是最有理由成為取代太陽(yáng)能熱水器及高端大容量電熱水器以及容積式燃?xì)鉄崴鞯睦硐氘a(chǎn)品，并最終將在龐大的熱水器市場(chǎng)中占有重要的一席之位。.
2 設(shè)計(jì)方案選擇與論證
2.1 制冷劑
2.1.1 制冷劑的概述
制冷劑式制冷機(jī)中的工作介質(zhì)，它在制冷機(jī)工作系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)自身熱力狀態(tài)的變化與外界發(fā)生能量交換，從而達(dá)到制冷的目的。
蒸汽壓縮式制冷機(jī)中的制冷劑從低溫?zé)嵩粗形崃?，在低溫下汽化，再在高溫下凝結(jié)，想高溫?zé)嵩磁欧艧崃?。所以，只有在工作溫度范圍?nèi)能夠氣化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為制冷劑使用。多數(shù)致冷劑在大氣壓力和環(huán)境溫度下呈氣態(tài)。
2.1.2 制冷劑的分類(lèi)
制冷劑的種類(lèi)很多?，F(xiàn)在可用作制冷劑的物質(zhì)有幾十種，但常用的不過(guò)十幾種。它的分類(lèi)方法通常有兩種，一種是根據(jù)制冷劑化學(xué)成分及組成；另一種是根據(jù)制冷的要求，制冷劑常溫下在冷凝器中冷凝時(shí)的飽和壓力Pk和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的蒸發(fā)溫度的高低。
制冷劑又稱(chēng)制冷工質(zhì)，是制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，利用制冷劑的相變來(lái)傳遞熱量，既制冷劑在蒸發(fā)器中汽化時(shí)吸熱，在冷凝器中凝結(jié)時(shí)放熱。當(dāng)前能用作制冷劑的物質(zhì)有80多種，最常用的是氨、氟里昂類(lèi)、水和少數(shù)碳?xì)浠衔锏取Ｖ评鋭┲饕幸韵路诸?lèi)：
（1）在壓縮式制冷劑中廣泛使用的制冷劑是氨、氟里昂和烴類(lèi)。按照化學(xué)成分，制冷劑可分為五類(lèi)：無(wú)機(jī)化合物制冷劑、氟里昂、飽和碳?xì)浠衔镏评鋭?、不飽和碳?xì)浠衔镏评鋭┖凸卜谢旌衔镏评鋭?。根?jù)冷凝壓力，制冷劑可分為三類(lèi)：高溫(低壓)制冷劑、中溫(中壓)制冷劑和低溫(高壓)制冷劑。
（2）無(wú)機(jī)化合物制冷劑：這類(lèi)制冷劑使用得比較早，如氨(NH3)、水(H2O)、空氣、二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)等。對(duì)于無(wú)機(jī)化合物制冷劑，國(guó)際上規(guī)定的代號(hào)為R及后面的三位數(shù)字，其中第一位為“ 7 ”后兩位數(shù)字為分子量，如水R718等。
（3）氟里昂(鹵碳化合物制冷劑)：氟里昂是飽和碳?xì)浠衔镏腥炕虿糠致仍兀–l）、氟（F）和溴（Br）代替后衍生物的總稱(chēng)。國(guó)際規(guī)定用“R”作為這類(lèi)制冷劑的代號(hào)，如R22...等。
（4）飽和碳?xì)浠衔铮哼@類(lèi)制冷劑中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和環(huán)狀有機(jī)化合物等。代號(hào)與氟里昂一樣采用“R”，這類(lèi)制冷劑易燃易爆，安全性很差，如 R50、R170、R290...等。
（5）不飽和碳?xì)浠衔镏评鋭哼@類(lèi)制冷劑中主要是乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和它們的鹵族元素衍生物，它們的R后的數(shù)字多為“1”，如 R113、R1150...等。
（6）共沸混合物制冷劑：這類(lèi)制冷劑是由兩種以上不同制冷劑以一定比例混合而成的共沸混合物，這類(lèi)制冷劑在一定壓力下能保持一定的蒸發(fā)溫度，其氣相或液相始終保持組成比例不變，但它們的熱力性質(zhì)卻不同于混合前的物質(zhì)，利用共沸混合物可以改善制冷劑的特性，如R500、R502等。
2.1.3 制冷劑的選用原則
根據(jù)不同的制冷要求應(yīng)選擇不同的制冷劑，為此對(duì)有關(guān)制冷劑的性能必須有所了解。對(duì)理想制冷劑的要求：
(1)安全性：
應(yīng)具備無(wú)毒、無(wú)味、不燃燒、不爆炸，對(duì)人體無(wú)害，并對(duì)人體器官?zèng)]有刺激性。
(2)熱力學(xué)特性
?、僬舭l(fā)潛熱要大。這樣可以提高制冷效率，即用少量的制冷劑便可吸收大量的熱量。在制冷量一定時(shí)，可減少制冷劑的循環(huán)量，縮小制冷設(shè)備的幾何尺寸。
?、谂R界溫度要高于環(huán)境溫度。使制冷劑氣體被壓縮后能在常溫下冷凝液化。
?、勰厅c(diǎn)要低。應(yīng)低于系統(tǒng)內(nèi)制冷劑任何狀態(tài)之溫度，以擴(kuò)大制冷劑的使用溫度范圍。
④在足夠的低溫下，制冷劑的蒸發(fā)壓力最好接近或稍高于大氣壓力，以減少或避免空氣和濕氣滲入系統(tǒng)內(nèi)。
⑤在常溫下冷凝壓力不要過(guò)高，最好不大于1．26-1．5MPa，這樣可降低對(duì)系統(tǒng)密封性的要求，減輕結(jié)構(gòu)重量。冷凝溫度不宜過(guò)低，常溫空氣或水就能使其液化。
?、薇热菰叫≡胶谩＿@樣可減少系統(tǒng)管路直徑的尺寸，節(jié)約材料，同時(shí)也易于液化。
綜合以上內(nèi)容結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，決定選擇制冷劑R134a.
2.2 壓縮機(jī)
2.2.1 壓縮機(jī)概述
壓縮機(jī)按工作原理可分為容積型和速度型兩類(lèi)。容積型壓縮機(jī)是通過(guò)改變工作容積來(lái)完成氣體的壓縮和輸送過(guò)程的，它又可分為活塞式和回轉(zhuǎn)式兩種?；钊剑ㄓ址Q(chēng)往復(fù)式）壓縮機(jī)是活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故稱(chēng)為往復(fù)活塞式；回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)是轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主要有螺桿式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)和滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)。
制冷壓縮機(jī)按密封結(jié)構(gòu)形式可分為開(kāi)啟式壓縮機(jī)、半封閉式壓縮機(jī)和全封閉式壓縮機(jī)。小容量制冷壓縮機(jī)大多采用全封閉式壓縮機(jī)。全封閉式壓縮機(jī)中電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)連成一個(gè)整體，裝在一個(gè)不能拆開(kāi)的密封機(jī)殼中，使用可靠性高，壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，體積小，使用于小制冷量系統(tǒng)中。由于此次設(shè)計(jì)的熱泵系統(tǒng)的制熱量30kw，因此本設(shè)計(jì)選用全封閉式壓縮機(jī)。
壓縮機(jī)是制冷產(chǎn)品技術(shù)含量最高、生產(chǎn)代價(jià)最大的關(guān)鍵部件。因而，國(guó)際上對(duì)壓縮機(jī)的研究從未停止、永無(wú)止境，從傳熱流動(dòng)、噪聲振動(dòng)、摩擦潤(rùn)滑、材料材質(zhì)、加工工藝到性能與可靠性，從機(jī)理分析、理論研究到機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)試技術(shù)等，幾乎無(wú)所不包。在UNDP/GEF 中國(guó)節(jié)能冰箱項(xiàng)目的推動(dòng)下，冰箱壓縮機(jī)的性能系數(shù)從幾年前的1.0 左右發(fā)展到今天有數(shù)家國(guó)內(nèi)冰箱壓縮機(jī)企業(yè)最高達(dá)到1.95，從而在一定程度上促進(jìn)了制冷設(shè)備的發(fā)展[12]。
2.2.2 壓縮機(jī)的比較
2.2.2.1 往復(fù)式制冷壓縮機(jī)
往復(fù)式制冷壓縮機(jī)迄今還是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)型，廣泛應(yīng)用于中、小型制冷裝置中，按其結(jié)構(gòu)分為滑管式和連桿式壓縮機(jī)兩類(lèi)。
（1）滑管式壓縮機(jī)
滑管式壓縮機(jī)產(chǎn)生于20 世紀(jì)60 年代，它是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的一種類(lèi)型。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 工藝性好，成本較低，對(duì)零部件的加工精度要求不高，制造和裝配都比較容易，所以發(fā)展較快。目前這類(lèi)壓縮機(jī)在國(guó)內(nèi)外的電冰箱等小型制冷設(shè)備生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍。缺點(diǎn)是活塞與缸壁間的側(cè)力較大、磨擦功耗大、能效比偏低，因此目前滑管式壓縮機(jī)正在進(jìn)入衰退期，將逐漸被連桿式壓縮機(jī)或旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)所取代。
（2）連桿式壓縮機(jī)
連桿式壓縮機(jī)也屬往復(fù)活塞式，是制冷設(shè)備中采用時(shí)間較早的一種。其特點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)、噪聲低、磨損小、使用壽命長(zhǎng)、能效比較高、工作可靠、綜合性能優(yōu)良。但由于零部件形狀復(fù)雜，加工精度要求較高，工藝難度較大，因此其發(fā)展一度受到限制，在電冰箱及其它小型制冷設(shè)備中被滑管式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)所取代。近幾年來(lái)隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多方面的技術(shù)改進(jìn)。目前連桿式壓縮機(jī)已成為電冰箱壓縮機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品，總需求是有較大的提高。
2.2.2.2 渦旋式制冷壓縮機(jī)
渦旋式壓縮機(jī)是一類(lèi)較新型的壓縮機(jī)，它也是家用空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式之一。長(zhǎng)期以來(lái)， 由于軸向力不能穩(wěn)定平衡， 防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不靈活，軸向、徑向密封不完善， 以及渦形盤(pán)加工困難， 故未達(dá)到實(shí)用化程度。
渦旋式壓縮機(jī)的效率高，運(yùn)行平穩(wěn)，外形尺寸小，重量輕，噪聲低，且零件少，與往復(fù)式壓縮機(jī)相比，噪聲降低35db。其主要特點(diǎn)有:①無(wú)吸、排氣閥，吸氣壓力損失小，壓縮室壓差小， 無(wú)余隙容積，容積效率高，可靠性高，功耗小，COP 大；②渦旋回旋運(yùn)動(dòng)能形成幾對(duì)壓縮腔，因此力矩變化小，振動(dòng)小，噪音低；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件少，尤其易損件少，體積小，重量輕；④對(duì)液擊不敏感；⑤轉(zhuǎn)速高，有利于實(shí)現(xiàn)變頻控制的方式來(lái)調(diào)節(jié)制冷量；⑥采用一種背壓可自動(dòng)調(diào)節(jié)的可控推力機(jī)構(gòu)，這樣可保持軸向密封， 減少機(jī)械損失，防止異常高壓， 確保壓縮機(jī)安全。
目前渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要在：①進(jìn)一步改進(jìn)渦旋盤(pán)加工制造工藝， 降低成本；②提高加工和裝配精度， 合理考慮實(shí)際運(yùn)行中密封間隙，降低泄漏損失， 進(jìn)一步提高效率；③研究變轉(zhuǎn)速下渦旋式壓縮機(jī)性能， 提高工作轉(zhuǎn)速；④研究開(kāi)發(fā)自轉(zhuǎn)型渦旋式壓縮機(jī)等。
圖2-1 渦旋式壓縮機(jī)外形
2.2.2.3 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)
滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)比往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多， 而且體積小、重量輕、零部件少，尤其易損件少，比同樣制冷量的往復(fù)式壓縮機(jī)體積可減少60%，重量減少35% ，零件減少50%。這種壓縮機(jī)只進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不需將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪聲低、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高。在結(jié)構(gòu)上，可把余隙容積做得很小，基本上沒(méi)有膨脹氣體的干擾。此外無(wú)吸氣閥，使流動(dòng)阻力小，導(dǎo)致容積效率高、性能好、能效比高。但這種壓縮機(jī)對(duì)零件加工精度要求高，比活塞式的壽命短；而且這種壓縮機(jī)只有一個(gè)轉(zhuǎn)子且為偏心布置，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)振動(dòng)和噪聲仍較大，特別是對(duì)于較大功率機(jī)組，其氣缸排量一般在6～44cm3/ r。它分成幾個(gè)系列，從小功率到中功率， 品種較多。而且為了便于管理和降低成本，使零、部件通用化程度較高，每個(gè)系列產(chǎn)品外形基本相似，均為定功率段的產(chǎn)品。
提高壓縮機(jī)COP 值的措施主要是提高加工和裝配精度，對(duì)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)排氣閥結(jié)構(gòu)，增大電機(jī)疊片厚度，采用特低鐵損高磁通量的硅鋼片和提高槽前率等多方面來(lái)實(shí)現(xiàn)；降低壓縮機(jī)噪聲主要通過(guò)更好的動(dòng)、靜平衡來(lái)減小振動(dòng)， 緩沖壓力脈動(dòng)，以及設(shè)計(jì)更好的消聲器等途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)；而提高壓縮機(jī)的可靠性主要采用改進(jìn)材料、加強(qiáng)工藝控制，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)手段，特別加工和設(shè)計(jì)保護(hù)元件和連接元件等來(lái)確保電機(jī)可靠性。利用徹底清除垃圾、應(yīng)用高強(qiáng)度材料、進(jìn)行各種試驗(yàn)以及根據(jù)不同情況配以不同儲(chǔ)液器來(lái)確保壓縮機(jī)的可靠性。
2.2.2.4 離心式壓縮機(jī)
離心式壓縮機(jī)是一種速度型壓縮機(jī)。氣體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中獲得高速度后，再在環(huán)形通道中將速度動(dòng)能變?yōu)閴毫ξ荒埽瑥亩岣邭怏w的壓力。根據(jù)壓縮機(jī)中安裝的工作輪數(shù)量的多少，分為單級(jí)式和多級(jí)式。在空調(diào)中，由于壓力增高較少，所以一般都是采用單級(jí)，其它方面所用的離心式制冷壓縮機(jī)大都是多級(jí)的。單級(jí)離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造主要由工作輪、擴(kuò)壓器和蝸殼等所組成，壓縮機(jī)工作時(shí)制冷劑蒸汽由吸汽口軸向進(jìn)入吸汽室，并在吸汽室的導(dǎo)流作用引導(dǎo)由蒸發(fā)器(或中間冷卻器)來(lái)的制冷劑蒸汽均勻地進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的工作輪(工作輪也稱(chēng)葉輪，它是離心式制冷壓縮機(jī)的重要部件，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)工作輪才能將能量傳給汽體)。汽體在葉片作用下，一邊跟著工作輪做高速旋轉(zhuǎn)，一邊由于受離心力的作用，在葉片槽道中作擴(kuò)壓流動(dòng)，從而使汽體的壓力和速度都得到提高。由工作輪出來(lái)的汽體再進(jìn)入截面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器(因?yàn)槠w從工作輪流出時(shí)具有較高的流速，擴(kuò)壓器便把動(dòng)能部分地轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高汽體的壓力)。汽體流過(guò)擴(kuò)壓器時(shí)速度減小，而壓力則進(jìn)一步提高，經(jīng)擴(kuò)壓器后汽體匯集到蝸殼中，再經(jīng)排氣口引導(dǎo)至中間冷卻器或冷凝器中。
離心式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)與特性：離心式制冷壓縮機(jī)與活塞式制冷壓縮機(jī)相比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)制冷量大，在制冷量相同時(shí)它的體積小，占地面積少，重量較活塞式輕5～8倍；由于它沒(méi)有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，因而工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低；工作輪和機(jī)殼之間沒(méi)有摩擦，無(wú)需潤(rùn)滑。故制冷劑蒸汽與潤(rùn)滑油不接觸，從而提高了蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能；能經(jīng)濟(jì)方便的調(diào)節(jié)制冷量且調(diào)節(jié)的范圍較大；對(duì)制冷劑的適應(yīng)性差，一臺(tái)結(jié)構(gòu)一定的離心式制冷壓縮機(jī)只能適應(yīng)一種制冷劑；離心式壓縮機(jī)在大冷量范圍內(nèi)（大于1500kw）仍保持優(yōu)勢(shì)，這主要是受益于在這個(gè)冷量范圍內(nèi)，它具有無(wú)可比擬的系統(tǒng)總效率。離心式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)零件少而簡(jiǎn)單，且其制造精度要比螺桿式壓縮機(jī)低的多，這些都帶來(lái)制造費(fèi)用相對(duì)低且可靠的特點(diǎn)。但是，相對(duì)來(lái)講，離心式壓縮機(jī)的發(fā)展近來(lái)有所緩慢，因?yàn)槭艿铰輻U式壓縮機(jī)和吸收式制冷機(jī)的挑戰(zhàn)，離心式壓縮機(jī)自1993年就開(kāi)始根據(jù)CFCS替代的需要進(jìn)行著重新的設(shè)計(jì)，以使其熱力和氣動(dòng)力性能得到更好的改善。因而已有很多離心式壓縮機(jī)的工質(zhì)替代轉(zhuǎn)向從HCFC—22置換為HFC—134方面，其制冷量范圍為90~1250kw。
2.2.2.5 螺桿式壓縮機(jī)
螺桿式壓縮機(jī)是靠汽缸中一對(duì)含有螺旋齒槽的轉(zhuǎn)子相互嚙合，造成有齒形空間組成的基元容積的變化，進(jìn)行制冷劑氣體壓縮。螺桿式空氣壓縮機(jī)的工業(yè)生產(chǎn)始于1950 年，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、外形緊湊、排氣溫度低、質(zhì)量輕、不怕氣體中帶液和帶塵壓縮等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了飛速的發(fā)展。在操作上， 螺桿壓縮機(jī)是壓縮機(jī)中最簡(jiǎn)單的類(lèi)型之一。在成本上，螺桿式壓縮機(jī)和往復(fù)的、重型水冷卻式壓縮機(jī)相比， 每單位馬力的原始投資要低30 %[13]。
隨著螺桿式空氣壓縮機(jī)的更新?lián)Q代， 它更是具備了高性能配置、高效率、高可靠性、高度智能化、友好的人機(jī)界面、安裝費(fèi)用低、適應(yīng)國(guó)內(nèi)電源、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。因此， 在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)， 小容量空氣壓縮機(jī)將以螺桿式為主。
綜上所述可知：就壓縮機(jī)的性能來(lái)講，渦旋式最好，滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式次之，往復(fù)式最差；就成本價(jià)格而言，相同制冷能力的壓縮機(jī)，渦旋式最高，往復(fù)式最低，滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式介于其中；不同的壓縮機(jī)其安全運(yùn)行工況范圍是不同的，通?；钊麎嚎s機(jī)能夠更好地適應(yīng)高的壓差和低的環(huán)境溫度。在本次設(shè)計(jì)中，考慮到市場(chǎng)中有在ARI工況下運(yùn)行的渦旋式壓縮機(jī)，因此本系統(tǒng)選擇全封閉渦旋式制冷壓縮機(jī)。
2.3 冷凝器
2.3.1 冷凝器概述
冷凝器是制冷系統(tǒng)中的四大部件之一。冷凝器是空調(diào)裝置的主要換熱設(shè)備之一。其功能是將壓縮機(jī)排出的高溫過(guò)熱蒸汽冷卻成液態(tài)制冷劑，所放出的熱量被冷卻介質(zhì)吸收后排至周?chē)h(huán)境中。過(guò)熱蒸汽在冷凝器中放熱而變成液體時(shí)，過(guò)程一般如下。
制冷劑在冷凝器中先由過(guò)熱蒸汽冷卻為干飽和蒸汽，放出濕熱，再由干飽和蒸汽冷凝為飽和液體，放出大量潛熱。如果飽和液體繼續(xù)得到冷卻，就成為過(guò)冷液體。按冷卻方式的不同，冷凝器可分為空氣冷卻式冷凝器、水冷卻式冷凝器、蒸發(fā)式冷凝器三大類(lèi)[14]。
2.3.2 冷凝器的比較
2.3.2.1 空氣冷卻式冷凝器
空氣冷卻式冷凝器這種冷凝器以空氣為冷卻介質(zhì)，制冷劑在管內(nèi)冷凝，空氣在管外流動(dòng)，吸收管內(nèi)制冷劑蒸氣放出的熱量。由于空氣的傳熱系數(shù)較小，管外（空氣側(cè)）常常要設(shè)置肋片，以強(qiáng)化管外換熱。
按空氣流動(dòng)的方式不同，此類(lèi)冷凝器分為空氣自由運(yùn)動(dòng)和空氣強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)兩種形式。
(1) 空氣自由運(yùn)動(dòng)的空冷冷凝器，該冷凝器利用空氣在管外流動(dòng)時(shí)吸收制冷劑排外的熱量后，密度發(fā)生變化引起空氣的自由流動(dòng)而不斷的帶走制冷劑蒸氣的凝結(jié)熱。它不需要風(fēng)機(jī)，沒(méi)有噪聲，多用于小型制冷裝置。目前應(yīng)用非常普遍的是絲管式結(jié)構(gòu)的空氣自由運(yùn)動(dòng)式冷凝器。
(2) 空氣強(qiáng)制流動(dòng)的空冷冷凝器，它由一組或者幾組帶有肋片的蛇管組成。制冷劑蒸氣從上部集管進(jìn)入蛇管，其管外肋片用以強(qiáng)化空氣側(cè)換熱，補(bǔ)償空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)過(guò)低的缺陷[15]。
主要用于電冰箱、冷藏柜、窗式空調(diào)器、汽車(chē)及鐵路車(chē)廂用空調(diào)裝置、冷藏等運(yùn)輸式制冷裝置，冷卻介質(zhì)為空氣，適用于干旱缺水或水質(zhì)低劣的地區(qū)?？諝饫鋮s式冷凝器根據(jù)空氣的流動(dòng)情況還可分為自然對(duì)流冷卻和強(qiáng)制對(duì)流冷卻兩種。前者主要用做300L以下家用冰箱的冷凝器，后者主要用于中小型氟利昂機(jī)組。
2.3.2.2 水冷式冷凝器
水冷式冷凝器是用水作為冷卻介質(zhì)來(lái)對(duì)壓縮機(jī)的排汽進(jìn)行冷卻使其冷凝，冷卻水可用江、湖、河、海及井水等。由于水的溫度較低，所以采用水冷式冷凝器可以得到較低的冷凝溫度和壓力，從而有利于提高制冷裝置的制冷能力及其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。目前常用的水冷式冷凝器有立式殼管式、臥式殼管式、套管式三種。
（1）立式殼管式冷凝器在中型或大型的制冷系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。立式殼管式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小，可露天安裝，對(duì)水質(zhì)要求較低，清洗方便，傳熱效果比較好，冷卻能力大。其缺點(diǎn)為：冷卻水用量大，耗水量多，流速較高，且比較笨重。
（2）臥式殼管式冷凝器在氨和氟利昂中等或大容量的制冷裝置中都用的很普遍。臥式殼管式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是：傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，空間高度低，有利于機(jī)組化；冷卻水循環(huán)使用，耗水量相對(duì)立式殼管式冷凝器少；操作方便，運(yùn)行可靠。缺點(diǎn)是：耗水量大，冷卻水流動(dòng)阻力大，水泵耗電多；對(duì)水質(zhì)要求較高，清洗水垢不方便，且需要停止運(yùn)行。
（3）套管式冷凝器由兩根或幾根大小不同的管子組成。大管子內(nèi)套小管子，小管子可以是一根，也可以是數(shù)根。套管式冷凝器一般應(yīng)用于制冷量在40kW以下的小型氟利昂制冷裝置中。運(yùn)行時(shí)制冷劑蒸氣從上部進(jìn)入，凝結(jié)液從下部流出。冷卻水從上部進(jìn)入內(nèi)管，吸熱后從上部流出。制冷劑與冷卻水之間為逆流換熱。在套管式冷凝器中，制冷劑同時(shí)受到冷水及管外空氣的冷卻，因而它的傳熱效果好，但是金屬的消耗量較大。
圖2-2套管式冷凝器
這種冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，且因系單管冷凝，介質(zhì)流動(dòng)方向相反，故傳熱效果好，當(dāng)水流速為1～2m/s時(shí)傳熱系數(shù)可達(dá)800kcal/。其缺點(diǎn)是金屬消耗量大，而且當(dāng)縱向管數(shù)較多時(shí)，下部的管子充有較多的液體，使傳熱面積不能充分利用。另外緊湊性差，清洗困難，并需大量連接彎頭。因此，這種冷凝器在氨制冷裝置中已很少應(yīng)用[16]。缺點(diǎn)是制冷劑和冷卻水的流動(dòng)阻力大，對(duì)水質(zhì)要求較高。方
2.3.2.3 蒸發(fā)式冷凝器
蒸發(fā)式冷凝器的換熱主要是靠冷卻水在空氣中蒸發(fā)吸收氣化潛熱而進(jìn)行的。蒸發(fā)式冷凝器的耗水量較少，空氣流量也不大[17]。蒸發(fā)式冷凝器具有以下一些優(yōu)點(diǎn)。
（1）節(jié)水，一般在水冷式冷凝器中，每1kg冷卻水能帶走16.75～25.12kJ熱量，而1kg水在常壓下蒸發(fā)能帶走約2428kJ熱量，蒸發(fā)式冷凝器正是利用水的蒸發(fā)潛熱來(lái)帶走制冷劑熱量，因而蒸發(fā)式冷凝器理論耗水量?jī)H為一般水冷式冷凝器的1%；考慮到飛濺損失等因素，實(shí)際耗水量約為水冷式的5%-10%[18] 。
（2）節(jié)電，蒸發(fā)式冷凝器的制冷系統(tǒng)冷凝溫度比用風(fēng)冷式或水冷式冷凝器低。因而采用蒸發(fā)式冷凝器將使壓縮機(jī)的輸入功率減少，冷凝器的總耗功率（水泵、風(fēng)機(jī)）也顯著降低。
（3）結(jié)構(gòu)緊湊，蒸發(fā)式冷凝器本身起了冷卻塔的作用，因此不需配備冷卻塔，由于不需要設(shè)置冷卻塔，故整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、占地面積小。
（4）不污染環(huán)境，不少化工廠以往采用殼管式或著淋激式冷凝器，夏季時(shí)由于冷凝壓力過(guò)高，常常采用“放空降壓”，但每次放出的并不全是不凝性氣體，其中含有大量的氨氣，不僅氨損失相當(dāng)嚴(yán)重，還造成環(huán)境污染，但采用蒸發(fā)式冷凝器后不存在這種現(xiàn)象。
綜上所述，由于裝置所特有的低溫、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、傳熱系數(shù)較小等特點(diǎn)，并且套片管式強(qiáng)制對(duì)流空氣冷卻式冷凝器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，傳熱特性好等優(yōu)點(diǎn)。故可選用鋁翅片管簇式冷凝器。
2.4 蒸發(fā)器
2.4.1 蒸發(fā)器概述
蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中一個(gè)主要的換熱部件，其功能是將節(jié)流后的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)低壓蒸發(fā)吸熱，達(dá)到制冷目的。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的大部分區(qū)域處于是蒸汽狀態(tài)，濕蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)期蒸發(fā)的含量只占10%左右，其余都是液體。隨著蒸汽在蒸發(fā)器內(nèi)的流動(dòng)與吸熱，液體逐漸蒸發(fā)為蒸汽，蒸汽越來(lái)越多，當(dāng)流至接近蒸發(fā)器出口處時(shí)，一般已成為干蒸汽，到蒸發(fā)器末段，繼續(xù)吸熱，成為過(guò)熱蒸汽。蒸發(fā)器按其冷卻的介質(zhì)不同分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器。根據(jù)供液方式的不同，有滿(mǎn)液式、干式、循環(huán)式、和噴淋式等。
2.4.2 蒸發(fā)器的比較
2.4.2.1 干式蒸發(fā)器
干式蒸發(fā)器是一種制冷劑液體在傳熱管內(nèi)能夠完全汽化的蒸發(fā)器。其傳熱管外側(cè)的被冷卻介質(zhì)是載冷劑（水）或空氣，制冷劑則在管內(nèi)吸熱蒸發(fā)，其填充量約為傳熱管內(nèi)容積的20％～30％。增加制冷劑的質(zhì)量流量，可增加制冷劑液體在管內(nèi)的濕潤(rùn)面積。同時(shí)，其進(jìn)出口處的壓差隨流動(dòng)阻力增大而增加，以至使制冷系數(shù)降低。
干式蒸發(fā)器按其被冷卻介質(zhì)的不同分為冷卻液體介質(zhì)型和冷卻空氣介質(zhì)型兩類(lèi)。
干式蒸發(fā)器克服了滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的部分缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)為：
1) 制冷劑充注量小；
2) 載冷劑在管外流動(dòng)，不易凍結(jié)，凍結(jié)后不易損壞傳熱管；
3) 容易回油，制冷劑與潤(rùn)滑油不分離，無(wú)需從下部回油；
4) 不存在制冷劑自由液面，可用于車(chē)船；
5) 幾乎沒(méi)有靜液柱影響。
干式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)為：
1) 制冷劑在換熱面上的浸潤(rùn)面積小，使得平均蒸發(fā)換熱系數(shù)較小，在同樣制冷量的條件下，干式蒸發(fā)器的換熱面積比滿(mǎn)液式的大；
2) 由于制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，且需轉(zhuǎn)向，制冷劑蒸發(fā)沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)均較大。
3) 重量大，制造成本高；
4) 制冷劑易由封頭與管板之間的密封墊處泄漏
在干式蒸發(fā)器中，液態(tài)制冷劑經(jīng)節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)，隨著在管內(nèi)流動(dòng)，不斷吸收管外載冷劑的熱量，逐漸汽化，故蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑處于氣液共存狀態(tài)，這種蒸發(fā)器雖克服了滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)，但是有較多的傳熱面也氣態(tài)制冷劑接觸，故傳熱效果不如滿(mǎn)液式蒸發(fā)器[19]。
2.4.2.2 滿(mǎn)液式蒸發(fā)器
滿(mǎn)液式蒸發(fā)器按其借個(gè)分為殼管式、直管式、螺旋管式等幾種結(jié)構(gòu)形式。它們的共同特點(diǎn)是在蒸發(fā)器中充滿(mǎn)液態(tài)制冷劑，運(yùn)行中吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑蒸汽不斷地從液體中分離出來(lái)。其優(yōu)點(diǎn)是制冷劑與傳熱面充分接觸，具有較大的傳熱系數(shù)。但不足之處是制冷劑充注量大，液柱靜壓會(huì)給蒸發(fā)溫度造成不良影響。且當(dāng)鹽水濃度降低或鹽水泵因故停機(jī)時(shí)，鹽水在管內(nèi)有被凍結(jié)的可能。若制冷劑為氟利昂，則氟利昂內(nèi)溶解的潤(rùn)滑油很難返回壓縮機(jī)。此外清洗時(shí)需停止工作。
(1) 殼管式滿(mǎn)液式蒸發(fā)器 殼管式滿(mǎn)液式蒸發(fā)器一般為臥式結(jié)構(gòu)，制冷劑在殼內(nèi)管外蒸發(fā)；載冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，一般分多流程。
(2) 立式蒸發(fā)器 立式蒸發(fā)器可由平行直管或螺旋管組成。它們均在液體載冷劑中工作，由于攪拌器的作用，液體載冷劑在容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，以增強(qiáng)傳熱效果。制冷劑液體在管內(nèi)蒸發(fā)吸熱，使管外載冷劑降溫。
滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)為：
制冷劑蒸發(fā)換熱系數(shù)較大，制冷劑蒸發(fā)沿程阻力系數(shù)極小。
滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)為：
1) 制冷劑充注量極大；
2) 容易凍結(jié)；
3) 靜液柱影響較大；
4) 不易回油；
5) 殼體內(nèi)存在自由液面，不能用于車(chē)船；
6) 重量大，成本高.
2.4.2.3 循環(huán)式蒸發(fā)器
這種蒸發(fā)器中，制冷劑在其管內(nèi)反復(fù)循環(huán)吸熱蒸發(fā)直至完全汽化，故稱(chēng)做循環(huán)式蒸發(fā)器。循環(huán)式蒸發(fā)器多應(yīng)用于大型的液泵供液和重力供液冷庫(kù)系統(tǒng)或低溫環(huán)境試驗(yàn)裝置。
循環(huán)式蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)在于蒸發(fā)器管道內(nèi)表面能始終完全潤(rùn)濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)很高，其不足之處在與體積較大，制冷劑充注量較多。
綜上所述，由于在此次設(shè)計(jì)中的制冷劑為R134a，故而可選擇干式氟利昂蒸發(fā)器。
3 設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 系統(tǒng)的熱力計(jì)算
系統(tǒng)方案的初定：該熱泵熱水器中采用的制冷劑為R134a，暫取過(guò)冷度為5℃，無(wú)效過(guò)熱度為8℃。冷凝器類(lèi)型為套管式冷凝器；蒸發(fā)器類(lèi)型為干式翅片型蒸發(fā)器。壓縮機(jī)為谷輪渦旋式壓縮機(jī)。
3.1.1 空調(diào)系統(tǒng)的熱力計(jì)算
制冷劑為R134a。
（1） 制冷循環(huán)熱力計(jì)算
1） 循環(huán)參數(shù)及壓焓圖
所設(shè)計(jì)熱水器實(shí)際工況下制冷循環(huán)參數(shù)及室內(nèi)、外空氣參數(shù)如下：
當(dāng)?shù)卮髿鈮? 101.32kPa ，
蒸發(fā)溫度℃，冷凝溫度℃，
過(guò)冷溫度℃，
吸氣溫度℃，
進(jìn)風(fēng)干球溫度15℃，濕球溫度10℃，
出風(fēng)干球溫度10℃，濕球溫度8℃.
循環(huán)的p-h圖如圖3-1所示
圖3-1 循環(huán)的p-h圖
2） 各點(diǎn)參數(shù)值
查R134a熱力性質(zhì)表和圖，如表3-1所示：
表3-1 各關(guān)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)
參數(shù)
狀態(tài)點(diǎn)
0
500
0.415
404.19
1
13.00
0.415
0.05154
411.6
1.7475
2s
81.02
1.682
441.93
1.7475
2
72.57
1.682
450.80
3
60.00
1.682
4
55.00
1.682
279.32
3) 熱力計(jì)算[20]
單位質(zhì)量制冷量
（3-1）
單位理論功
（3-2）
單位理論制熱量
（3-3）
制冷劑循環(huán)質(zhì)量流量
（3-4）
制冷負(fù)荷
(3-5)
實(shí)際輸氣量
（3-6）
渦旋式壓縮機(jī)取
（3-7）
輸氣系數(shù)
（3-8）
故
壓縮機(jī)的理論輸氣量
（3-9）
壓縮機(jī)理論功率
（3-10）
壓縮機(jī)指示功率（取壓縮機(jī)指示效率為）
（3-11）
壓縮機(jī)軸功率（取機(jī)械效率）