论文摘要
电加热开水器由于具有使用方便、快捷、占地小、易于自动控制等优点,正在逐步的替代传统的燃煤锅炉,在日常生活中得以广泛的应用。虽然电加热开水器在不断改进,但总存在电能不能高效利用的问题(与热泵相比),这不能很好的满足我们国家提出的“节能减排”政策。因此,研究一种新型的节能型开水器是十分必要的。空气源热泵热水器是一种消耗少量的电能,将空气中大量免费的空气能转变为高温热能提供给用户的节能装置。但是受热泵热效率(制热系数)、压缩机的可靠性、机组的稳定性等因素的影响,采用常规的热泵热水技术来制取55℃以上的热水存在一定的难度。因此,热泵热水的制备技术,目前还不能直接提供饮用开水。根据以上所述,本文将空气源热泵热水器的节能技术引入到电加热开水器中,并与先进的“步进补水,分层加热”技术相结合,设计了一款新型节能型开水器。采用“两段加热”方式,有效利用热泵的节能优势,首先用空气源热泵机组将水从室温(15℃左右)预热至55℃左右,再由电加热机组将55℃左右的热水加热到符合饮用要求的温度的开水。主要的研究工作与研究结果如下:1.首先对产品的总体框架进行设计,确定热泵系统的具体流程和部件构成,再通过热泵循环的计算、选型,设计出符合电加热开水器的热泵机组各部件;2.为了较好的解决由热泵水箱向电加热水箱供水温度的稳定性问题,再考虑到环境温度对热泵机组运行的影响,本产品设计了两种加热控制模式:“自动模式”和“应急模式”。“自动模式”确保热泵水箱向电加热水箱供水温度具有较好的稳定性,从而使得产品的节能效果显著提高;“应急模式”确保在环境温度较低不利于热泵机组运行或热泵机组出现故障而无法运行时,依然可以为用户提供饮用开水。同时也设计了两种管理模式:“智能模式”和“全程模式”,便于开水器应用于不同的场所。3.依据产品的设计方案,制作了样机。4.测试了产品的相关性能,并绘制了环境温度、热水温度对输入功率、制热量、能效比EER的影响,并通过分析产品的低温段能效比EER指标,体现了产品的节能效果。
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摘要Abstract目录Contents第1章 绪论1.1 课题的来源和选题的意义1.2 空气源热泵热水器的国内外研究现状1.2.1 压缩机的设计和改进1.2.2 工质替代的研究1.2.3 翅片式蒸发器改进和结霜、除霜的研究1.2.4 节流部件的研究1.2.5 系统优化的研究1.2.6 水箱和冷凝盘管的研究1.2.7 辅助热泵热水系统设计的研究及应用1.2.8 经济性评价1.3 开水器的研究现状1.4 课题研究内容及研究方法第2章 新型热泵式两段加热型开水器的总体设计2.1 设计思路2.2 本设计的理论基础2.2.1 热力学基础2.2.2 传热学基础2.2.3 流体力学基础2.3 空气源热泵热水器2.3.1 空气源热泵热水器的工作原理2.3.2 空气源热泵热水器的能源效率指标2.3.3 蒸发温度、冷凝温度对热泵系统理论循环性能的影响2.3.4 过冷度、过热度对热泵系统理论循环性能的影响2.4 热泵工质的要求2.5 新型热泵式两段加热型开水器的理论设计2.5.1 加热模式2.5.2 补水模式2.5.3 除霜控制2.6 节能开水器的总体结构设计2.7 本章小结第3章 新型热泵式两段加热型开水器主要部件设计及选型3.1 饮用开水的要求概述3.1.1 热泵机组主要参数确定3.1.2 开水器的电加热机组参数确定3.2 热泵机组的设计及部件的选型3.2.1 热力学循环的计算3.2.2 热泵机组各主要部件的确定3.3 本章小结第4章 控制模式的设计4.1 控制模式的种类及构成4.2 自动模式的控制设计4.2.1 自动模式的控制参数设定4.2.2 自动模式的控制思路4.3 应急模式的控制设计4.3.1 应急模式的控制参数的设定4.3.2 应急模式的控制思路4.4 本产品的功能描述4.5 本章小结第5章 样机的制作及性能的测试5.1 样机的制作及实验前的准备5.1.1 样机的组装5.1.2 热泵系统的吹扫排污5.1.3 样机的气密性检测5.1.4 热泵系统的抽真空5.1.5 热泵系统的工质充注5.2 产品的性能测试5.2.1 实验装置、测试设备和实验工况5.2.2 实验内容5.2.3 热泵机组性能检测5.3 本章小结第6章 工作总结与展望6.1 工作总结6.2 展望参考文献附录（产品企业标准）攻读硕士学位期间发表的论文攻读硕士学位期间申请的专利致谢大摘要
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