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                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                時間:?2021-11-25 16:05:27 ??來源:?投稿 ??作者:?dxm ??點擊: ?

                家用空氣能熱泵熱水器是怎么樣構成的呢?以下我們來做一個分解:

                (1)基本數據

                室外空氣年均溫度為10℃,自來水溫度為15℃,通過冷凝器一次加熱為45℃的熱水,熱水用量平均為100L/h。蒸發器采用翅片管式,空氣進蒸發器溫度為10℃,出蒸發器溫度為6℃,熱泵工質蒸發溫度為0℃;冷凝器采用套管式,熱泵控制的冷凝溫度為50℃;由于機組容量不大,考慮到部件成本及維護方便,熱泵工質采用R22,節流部件為毛細管,用單級壓縮即可,其結構如圖16-4所示。

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                空氣能熱泵熱水器原理圖

                圖16-4 家用空氣能熱泵熱水器示意圖(2)部件確定

                ①壓縮機取熱泵熱水機組的開機-停機時間比約為1:1,當熱水平均用量為100L/h時,熱泵工作時的熱水產率約為200L/h,則熱水加熱所需的熱量為:

                Qc=mwcw(th-tc)(16-1)

                式中,Qc為熱水加熱所需的熱量,kW;mw為熱水產率,kg/s;cw為水的比熱容,kJ/

                (kg·℃);m為熱水溫度,℃;tc為自來水溫度,℃。

                代入已知數據,得:

                Qc=(200/3600)×4.2×(45-15)=7.0(kW)

                查R22壓縮機的參數表,由制熱量、熱泵工質的冷凝溫度和蒸發溫度,壓縮機可選機型C,其制熱量為8.1kW,功率為2.2kW,熱泵工質從環境空氣的吸熱量為8.1一

                2.2=5.9kw。

                ②冷凝器冷凝器熱負荷為Qc=8100W(此時熱泵運行時的熱水產率為231L/h),取冷凝器傳熱系數kc=1000W/(m2·℃),工質與水的對數傳熱溫差為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                傳熱面積(以工質側為基準)為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                ③蒸發器蒸發器的傳熱量QE=5900W,取蒸發器的傳熱系數為35W/(m2·℃),工質與空氣的對數傳熱溫差為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                傳熱面積(以空氣側面積為基準)為:

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                ④毛細管近似取熱泵工質在蒸發器出口處的過熱度為0℃,當R22的蒸發溫度為0℃

                時,其飽和氣的焓為hev=406.5kJ/kg;熱泵工質的冷凝溫度為50℃、取冷凝器出口處的過冷度為8℃時,熱泵工質在冷凝器出口處的溫度為50-8=42℃,焙約為heL=251.4kJ/kg,單位質量熱泵工質流經蒸發器時的吸熱量為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                則熱泵中熱泵工質的質量流量為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                當熱泵工質的冷凝溫度為50℃時,其冷凝壓力為1948kPa=1.948MPa;蒸發溫度為0℃時,其蒸發壓力為497.7kPa=0.4977MPa,冷凝壓力與蒸發壓力之差為

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                取毛細管內徑D=2.0mm,毛細管長度L約為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                (3)制熱系數

                當管路及冷凝器等的熱損失較小且忽略蒸發器風機功耗時,熱水獲得熱量約等于熱泵冷凝器放熱量8.1kW,壓縮機消耗功率為2.2kW,機組的制熱系數為:

                空氣能熱水器的結構原理圖解(空氣能熱水器結構)

                即消耗1W電可獲得3.68W熱能用于水的加熱。

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