热泵式开水器的研究

论文摘要

当前的饮水设备主要有两种形式,一种为锅炉房供应饮用水,这种形式虽然直接利用一次能源,但是把矿物质的化学能转化为热能,排放出的有害气体。第二种为电加热,虽然这种方式干净,并且快速、方便,使用灵活,但是把高品位的电能转化为低品位的热能,浪费了能源。热泵是这样一种装置,它可以把低温环境中的热量,转移到高温环境当中,虽然耗费了一定的电能,但是节能效果明显。如果把热泵应用到开水器当中,先把自来水的温度预热到一定的温度(比如70℃),然后再进行电加热,可以节省大量的电能。根据以上想法,本文对热泵式开水器进行了研究,主要的研究工作与结果包括:1、分析了适用于开水器的高温热泵应具有的特点:①较高的冷凝温度;②冷凝温度是不断变化的。本研究中采用了ZHR01型非共沸工质,这种工质不仅可以达到较高的冷凝温度,而且使循环更接近洛伦兹循环。2、通过实验,绘出不同蒸发温度下加热水箱的温度变化曲线、热泵制热量变化曲线与热泵COP变化曲线,进而对热泵的运行工况做出分析。3、对教学楼内饮水设备使用情况进行调查,计算出开水器的总负荷,继而进行加热量的分配,从而得到了热泵的制热量。提出了对目前教学楼内开水器改造成热泵式开水器的方法。首先把开水器分为上下两层,上层为热泵预热(50℃),下层为电加热器辅助加热(100℃)。4、分析了热泵的运行工况,提出了“平衡点”的概念,确定了上层水箱的水温在30℃~70℃之间。5、最后提出了几种评价热泵式开水器的经济性分析方法,对教学楼内开水器改造成热泵式进行了经济性评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 发展热泵开水器的意义
• 1.1.3 国内外研究状况
• 1.1.4 目前存在的问题
• 1.2 研究内容与方法
• 第二章 热泵开水器的理论基础
• 2.1 热泵的热力学原理
• 2.1.1 热力学定律
• 2.1.2 热泵循环
• 2.2 工质的选择
• 2.2.1 热泵对工质的要求
• 2.2.2 工质种类
• 2.2.3 混合工质
• 2.3 热泵开水器主要构件
• 2.3.1 压缩机
• 2.3.2 节流机构
• 2.3.3 冷凝器
• 2.3.4 蒸发器
• 2.3.5 干燥过滤器
• 2.3.6 辅助电加热器
• 2.4 热泵的性能评价指标
• 2.4.1 热泵的性能系数
• 2.4.2 热泵能源利用系数
• 2.4.3 热泵的火用效率
• 第三章 用于开水器的热泵实验及数据分析
• 3.1 实验装置及方法
• 3.2 实验数据分析
• 3.3 实验小结
• 第四章 热泵开水器设计的几个问题
• 4.1 现有饮水设备概述
• 4.2 负荷的计算与确定
• 4.2.1 一般规定
• 4.2.2 教学楼内开水器用水量的确定
• 4.3 热力计算
• 4.3.1 蒸发温度与冷凝温度的确定
• 4.3.2 各点状态参数的确定
• 4.3.3 热力计算
• 4.4 设备选型
• 4.4.1 压缩机的选择
• 4.4.2 节流装置的选择
• 4.4.3 蒸发器的选择
• 4.4.4 冷凝器的选择
• 4.5 现有开水器设备的改造方法
• 4.6 启停控制方法
• 4.7 运行工况分析
• 第五章 经济性分析
• 5.1 热泵开水器的初投资以及运行成本的计算
• 5.1.1 热泵制热量的计算
• 5.1.2 热泵开水器初投资以及运行成本计算
• 5.2 经济效益的评价方法
• 5.2.1 投资回收年限法
• 5.2.2 相对投资回收年限法
• 5.2.3 费用现值法和费用年值法
• 5.2.4 LCC法
• 5.3 实例分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢