熱能與動(dòng)力工程開題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告1 任務(wù)及背景本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為宣城市一普通住宅房間（面積約為16平方米）設(shè)計(jì)一冷暖分體掛壁式家用空調(diào)。室外氣象參數(shù)以宣城地區(qū)為例，對家用空調(diào)的主要設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和選型。主要任務(wù)：（1）根據(jù)建筑物所在地確定室外冬、夏季設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)；（2）確定房間的冬夏季設(shè)計(jì)參數(shù) ;(3)房間的冷（熱）、濕負(fù)荷的計(jì)算；（4）空調(diào)方案的確定；（包括流程、制冷劑的選取，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流裝置的選型）（5）選擇合適的空調(diào)工況參數(shù)，進(jìn)行熱力性能的計(jì)算；（6）在夏季工況進(jìn)行壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、和毛細(xì)管的設(shè)計(jì)計(jì)算和選型.(7)在冬季工況對主要設(shè)備進(jìn)行校核。2 應(yīng)用性和先進(jìn)性： 隨著我國社會(huì)的進(jìn)步

2、和發(fā)展使得人類與建筑環(huán)境空間的關(guān)系越來越密切，人們對現(xiàn)代生活及工作環(huán)境的質(zhì)量要求也越來越高。因此隨之暖通空調(diào)也進(jìn)步獲得了較快的發(fā)展，其理論日臻完善，應(yīng)用日趨成熟，設(shè)備加速更新?lián)Q代，系統(tǒng)不斷演化、創(chuàng)新，其新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料更是層出不窮。 目前社會(huì)已經(jīng)步入高新科技與網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)、知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，因此對建筑環(huán)境的全面質(zhì)量控制需求已進(jìn)一步提了出來。同時(shí)我們也提出了可持續(xù)建筑或綠色建筑的新概念來進(jìn)一步改善和提高我們的生活及工作環(huán)境。尤其是在充滿霧霾的今天，人們對健康的要求越來越關(guān)心，暖通空調(diào)的目的和任務(wù)已遠(yuǎn)不限于為人類活動(dòng)創(chuàng)建適宜的建筑環(huán)境，更著眼于室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的全面提升。在人們生活工作環(huán)境不是很理想的今

3、天暖通空調(diào)當(dāng)前最重要的就是承擔(dān)起節(jié)能減排的重任，這是大環(huán)境和行業(yè)所處的位置，以及整個(gè)建筑節(jié)能的環(huán)節(jié)中所要承擔(dān)的重要作用。 暖通空調(diào)業(yè)發(fā)展一直以來遵循能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的原則，一直在保證建筑環(huán)境的衛(wèi)生與安全，適應(yīng)國家的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略等問題上努力創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)。具體包括：供暖技術(shù)、通風(fēng)技術(shù)、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、燃?xì)饪照{(diào)、蓄能技術(shù)、公共建筑HVAC、可持續(xù)發(fā)展能源技術(shù)與暖通空調(diào)、節(jié)能環(huán)保設(shè)備的開發(fā)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)進(jìn)展、模擬與分析技術(shù)、智能控制、施工安裝和運(yùn)行管理、制冷技術(shù)等技術(shù)。3 發(fā)展前景： 隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)保持健康上升勢頭，人民的生活水平也不斷提高，居住環(huán)境不斷改善，健康、環(huán)保居住的概念受到普遍

4、重視，進(jìn)一步促進(jìn)了對暖通空調(diào)的需求。它的應(yīng)用已經(jīng)成為人類提高生活質(zhì)量、創(chuàng)造更大價(jià)值、謀求更快發(fā)展的必需品。它不僅正在日益廣泛地為人類提供良好的生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)、休憩、購物及文化娛樂等空間，更要為人類從事社交、經(jīng)貿(mào)及高智力勞動(dòng)等活動(dòng)提供必要的環(huán)境保障。中國暖通空調(diào)行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)成為全球市場最大、增長速度最快的國家，其中家用空調(diào)的生產(chǎn)規(guī)模列居世界第一位。 再者與暖通空調(diào)行業(yè)發(fā)展最為關(guān)聯(lián)的建筑業(yè)、房地產(chǎn)發(fā)展的需求。到2008年為止，我國城市化率約為45%。至2020年，預(yù)計(jì)中國約有2億人口遷移進(jìn)入城市居住和工作。至2050年，中國城市化率將提高到70%左右，將建造600億平方米的新建

5、建筑。在2020年之前，新建建筑面積增長速度還將保持在每年15-20億平方米。而且隨著GDP增長速度、采暖空調(diào)范圍的擴(kuò)大（空調(diào)北上、采暖南擴(kuò)）、居民收入的可持續(xù)增加等方面都會(huì)對行業(yè)發(fā)展起到促進(jìn)作用，并且目前約有300億平方米的既有建筑等待改造以此來改變室內(nèi)環(huán)境及空氣品質(zhì)。 就整個(gè)制冷行業(yè)來說，主要為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供重要裝備，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)算得上是一個(gè)大行業(yè)了，在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中承擔(dān)的任務(wù)越來越重?？v觀中國空調(diào)發(fā)展，大致可劃分為四個(gè)階段。80年代初起步，開始就進(jìn)入了后風(fēng)扇時(shí)代，典型特征就是這個(gè)時(shí)期滿足了消費(fèi)者對溫濕度調(diào)節(jié)的要求，空調(diào)的功能僅限制于制冷制熱，技術(shù)含量低。自90年代中期具備多種

6、健康技術(shù)的空調(diào)問世，標(biāo)志著中國空調(diào)進(jìn)入了純空調(diào)時(shí)代，這個(gè)時(shí)代的最顯著標(biāo)志就是空調(diào)成為真正意義的空氣調(diào)節(jié)器。不光調(diào)節(jié)空氣的溫度，對空氣的舒適度也進(jìn)行了調(diào)節(jié)，滿足了消費(fèi)者預(yù)防“空調(diào)病”的需求。隨著世界空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入新千年各國政府都對空調(diào)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提出了要求，中國空調(diào)進(jìn)入了超空調(diào)時(shí)代，其顯著特點(diǎn)就是空調(diào)不僅僅是空調(diào)還要能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，以網(wǎng)絡(luò)信息融入家電產(chǎn)品之中。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代意味著產(chǎn)品的個(gè)性化、信息化、以及開放性。 新世紀(jì)的第五個(gè)制冷年度轉(zhuǎn)眼過去，在這段時(shí)間里，中國空調(diào)經(jīng)歷了多變的過程和價(jià)格戰(zhàn)的動(dòng)蕩，但無論外部怎樣變化，中國空調(diào)業(yè)的發(fā)展趨勢卻愈加明朗。直流變頻是主流：變頻空調(diào)是目前空調(diào)消費(fèi)的流

7、行趨勢。它與一般空調(diào)比，有著高性能運(yùn)轉(zhuǎn)、舒適靜音。節(jié)能環(huán)保、能耗低的顯著特點(diǎn)，它的出現(xiàn)從而改善了人們的生活質(zhì)量。 無氟空調(diào)：大勢所趨。臭氧層的破壞是當(dāng)前全球面臨的重大的環(huán)境問題之一，由于以前空調(diào)業(yè)所采用的傳統(tǒng)制冷劑對臭氧層有破壞作用及產(chǎn)生溫室效應(yīng)，對大氣造成破壞，因而無氟空調(diào)是眾所期待的產(chǎn)品。近年來以海爾空調(diào)為代表的無氟空調(diào)的出現(xiàn)，標(biāo)志著無氟空調(diào)時(shí)代的來臨。 健康：多種技術(shù)的精華組合。健康是空調(diào)業(yè)發(fā)展的又一主題。以前的空調(diào)采用了多種健康技術(shù)，如負(fù)離子、離子集塵、多元光觸媒等，這些技術(shù)的運(yùn)作使空調(diào)產(chǎn)品的健康性能得到了極大提升。而像海爾空調(diào)那樣，把負(fù)離子、離子集塵、多元光觸媒、雙向換新風(fēng)、健康除濕

8、等領(lǐng)先技術(shù)在內(nèi)的高科技手段組合起來使用，發(fā)揮了巨大的威力，而未來空調(diào)進(jìn)步的一個(gè)方向也就是對各種技術(shù)的靈活使用。 節(jié)能減排是一個(gè)永恒的主題?？照{(diào)的能耗很大，如何將機(jī)組的能耗降下來，已經(jīng)成為首要問題，隨著越來越多的家庭陸續(xù)添置更多的家電，造成國家電力供應(yīng)緊張，用電缺口越來越大，能使用其它能源代替使用電能，也將是未來的趨勢所在。目前的空調(diào)主要有兩種功能，要么是夏天制冷供應(yīng)，要么就是冬天制熱取暖，如果再把供應(yīng)熱水的功能加上去就更好了。 通過分析中國空調(diào)業(yè)的發(fā)展趨勢，我們看到我國空調(diào)產(chǎn)業(yè)正通過技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)升級來引領(lǐng)這場潮流。同時(shí)，我們也看到，隨著進(jìn)入WTO后中國逐步走向世界市場，中國空調(diào)業(yè)正在逐步擺脫

9、低層次的價(jià)格競爭，走上價(jià)值競爭的道路。 現(xiàn)代暖通空調(diào)科學(xué)與技術(shù)正是以這種高新科技應(yīng)用和高水準(zhǔn)的環(huán)境品質(zhì)要求為背景，以促進(jìn)人居環(huán)境舒適性、健康性為目的，以保護(hù)地球環(huán)境及有效利用能源等基于可持續(xù)發(fā)展觀點(diǎn)為原則，從而得以在更高的甚至全新的層面上加速進(jìn)步與發(fā)展，在未來，暖通空調(diào)技術(shù)一定是按照節(jié)能、環(huán)保、減排、健康、舒適、智能等方面去發(fā)展： 1）低碳城市：在城市化進(jìn)程中以低碳排放、高能效、高效率為特征來進(jìn)行“低碳城市”的規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)，在城市中推廣能有效節(jié)能減排的低碳技術(shù)； 2）低能耗、超低能耗、零能耗建筑，可再生能源系統(tǒng)； 3）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)升級：通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級，使我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從重

10、化工向高新技術(shù)業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)轉(zhuǎn)型，增加對暖通空調(diào)的需求； 4）高新技術(shù)：信息產(chǎn)業(yè)、IT技術(shù)、生命科學(xué)、宇航技術(shù)等新型產(chǎn)業(yè)的興起，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率都離不開更好的生產(chǎn)環(huán)境，因此對暖通空調(diào)行業(yè)提出了更高的要求。 4 空調(diào)系統(tǒng)的分類及比較4.1按照空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況可分為： 1.集中式系統(tǒng)所有空氣處理設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、冷卻器、加熱器、加濕器和過濾器等都設(shè)置在一個(gè)空調(diào)機(jī)房內(nèi)，一般適用于單體中小型建筑。 2.半集中式系統(tǒng)采用集中的制冷機(jī)房和鍋爐房，分散的空調(diào)機(jī)房設(shè)有冷熱交換器供給各個(gè)不同要求的場所使用，還包括分散在被空調(diào)房間內(nèi)的二次設(shè)備（又稱末端設(shè)備）。一般酒店及賓館基本上均采用半集中式系統(tǒng)。 3.

11、全分散系統(tǒng)沒有集中空調(diào)機(jī)房，完全采用組合式設(shè)備對各房間進(jìn)行空調(diào)。帶有制冷機(jī)組的空調(diào)器屬于這類系統(tǒng)。這種機(jī)組把冷源、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備（風(fēng)機(jī)）集中設(shè)置在一個(gè)箱體內(nèi)，形成一個(gè)緊湊的空調(diào)系統(tǒng)，一般這種系統(tǒng)適用于高級住宅建筑。 集中式和半集中式系統(tǒng)也可統(tǒng)稱為中央空調(diào)。而全分散式系統(tǒng)也可稱為局部空調(diào)。中央空調(diào)和局部空調(diào)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：空調(diào)效果好；可送新風(fēng)，保證室內(nèi)空氣新鮮度；設(shè)備材料價(jià)格便宜，投資低；運(yùn)行管理靈活方便，運(yùn)行費(fèi)用低；故障少，便于維修；設(shè)備壽命長，耐腐蝕；振動(dòng)小，噪聲??；易與裝飾配合，達(dá)到現(xiàn)代建筑的高檔，舒適和美觀的目的。4.2按照負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷所用的介質(zhì)種類可分： 1.全空氣式空調(diào)

12、系統(tǒng)是指空調(diào)房間的室內(nèi)負(fù)荷全部由經(jīng)過處理的空氣來負(fù)擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)。由于送風(fēng)量大，室內(nèi)空氣的污染小，如果設(shè)置回風(fēng)機(jī)，過渡季節(jié)就可以用全新風(fēng)，而且沒有像風(fēng)機(jī)盤管之類的二次設(shè)備暴露在室內(nèi)。但由于風(fēng)道尺寸大，所占空間亦大，空調(diào)機(jī)房也占很大面積。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)功率大，所以沒有空氣水系統(tǒng)節(jié)能。但大空間中送風(fēng)射程較大的地方，工廠潔凈室等只能用全空氣系統(tǒng)。 2.空氣水式空調(diào)系統(tǒng)（帶新風(fēng)的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)）是指空調(diào)房間內(nèi)的余熱、余濕由空氣和水共同負(fù)擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)用風(fēng)機(jī)盤管或誘導(dǎo)器對空調(diào)房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱、濕處理，而空調(diào)房間所需要的新鮮空氣則由集中式空調(diào)系統(tǒng)處理后，通過送風(fēng)管送入各個(gè)空調(diào)房間內(nèi)?？諝馑到y(tǒng)既解決了全水式空

13、調(diào)系統(tǒng)無法通風(fēng)換氣的弊端，又克服了全空氣式系統(tǒng)要求風(fēng)道截面積大，占用建筑空間多的缺點(diǎn)。其缺點(diǎn)是末端機(jī)組所設(shè)的過濾器性能較低，對于凈化程度要求較高的房間不能使用。其次機(jī)組振動(dòng)大，容易產(chǎn)生噪聲，尤其因?yàn)榕鋫淞斯┗厮芗澳Y(jié)水管，因此施工不當(dāng)就會(huì)引起漏水，破壞吊頂裝飾。此類空調(diào)系統(tǒng)多用于大型建筑物設(shè)置空調(diào)的場合。 3.全水式空調(diào)系統(tǒng)是指空調(diào)房間內(nèi)的余熱和余濕全部由冷水或熱水來負(fù)擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)。因無風(fēng)道，占建筑空間最少；由于僅僅靠水來消除余濕余熱，并不能解決房間內(nèi)的通風(fēng)換氣問題，因此沒有新鮮空氣送進(jìn)房間，所以室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，它只適用于標(biāo)準(zhǔn)不高或低標(biāo)準(zhǔn)賓館，室內(nèi)人員少，外窗有滲透風(fēng)的地方。 4.制冷劑式

14、空調(diào)系統(tǒng)制冷劑式空調(diào)系統(tǒng)是指空調(diào)房間的熱濕負(fù)荷直接由制冷劑負(fù)擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)。制冷機(jī)組中的蒸發(fā)器直接放置在室內(nèi)來吸收余濕余熱，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度濕度的目的。但由于制冷劑管道不便于長距離輸送，因此這種系統(tǒng)不宜作為集中式空調(diào)系統(tǒng)來使用。5 方案的選擇5.1流程選擇 通過比較各種制冷流程，選擇一種適合于家用空調(diào)的流程。 單級壓縮蒸汽制冷機(jī)是指將制冷劑經(jīng)過一級壓縮從蒸發(fā)壓力壓縮到冷凝壓力的制冷機(jī)，在制冷系統(tǒng)內(nèi)相繼經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個(gè)過程而完成一個(gè)制冷循環(huán)。 兩級壓縮制冷循環(huán)是制冷劑氣體從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力的過程分為兩個(gè)階段（先經(jīng)過低級壓縮到中間壓力，中間壓力下的氣體經(jīng)過中間冷卻后再到高壓

15、級進(jìn)一步壓縮到冷凝壓力）的制冷循環(huán)。其制冷循環(huán)能夠獲得比單級壓縮蒸汽制冷更低的溫度。 復(fù)疊式制冷循環(huán)常用的兩級復(fù)疊制冷裝置，由高溫級和低溫級兩部分組成，不同的制冷劑在不同的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但能獲得更低的溫度。 綜上所述，對于家用空調(diào)這一小型制冷系統(tǒng)，我們應(yīng)選用單級壓縮制冷循環(huán)的工藝流程。5.2冷凝器的選擇 通過對各種冷凝器的比較，選擇一種適合于家用空調(diào)的冷凝器。 冷凝器按冷卻方式可分為水冷式冷凝器、空氣冷卻式冷凝器、蒸發(fā)式冷凝器。目前在制冷量小于10KW的小型氟利昂制冷裝置如冰箱、冰棒機(jī)、小型冷庫、及各種空調(diào)機(jī)組中，除了廣泛地采用空冷式冷凝器外，亦有不少采用套管式冷凝器和臥式殼式冷凝器

16、，但從維護(hù)使用方便及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)分析角度，應(yīng)采用空冷式冷凝器為佳。自然對流空氣冷卻式冷凝器主要用于300L以下的家用冰箱或其它制冷量小于0.5KW的小型氟利昂制冷劑中。分體式家用空調(diào)機(jī)冷凝器安裝在室外，不易使用水作為冷卻介質(zhì)，目前分體式家用空調(diào)機(jī)多采用氟利昂作為制冷劑，制冷量小，所以采用強(qiáng)制通風(fēng)的冷卻式冷凝器以空氣為冷卻介質(zhì)。5.3蒸發(fā)器的選擇 通過對各種蒸發(fā)器的比較，選擇一種適合于家用空調(diào)的蒸發(fā)器。 根據(jù)蒸發(fā)器所冷卻的介質(zhì)來分，可分為冷卻空氣式蒸發(fā)器和冷卻液體式蒸發(fā)器。首先由于家用空調(diào)的特性，蒸發(fā)器和冷凝器一樣用選用冷卻空氣式。冷卻空氣式蒸發(fā)器有以下幾種結(jié)構(gòu)，管板式、吹脹式、單脊翅片式、冷卻排

17、管。其中管板式蒸發(fā)器制造工藝簡單，不易破損泄漏，結(jié)構(gòu)緊湊，冷凍效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此其常用于直冷式冰箱的冷凍室。吹脹式蒸發(fā)器目前在國內(nèi)外家用冰箱用得十分普遍，其材料多由鋁制成，優(yōu)點(diǎn)是傳熱性好，設(shè)計(jì)管路合理；缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，制造周期長。單脊翅片管式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是單位長度的制冷量小，工藝簡單，并易于清洗，常在直冷式雙門雙溫電冰箱中用作冷藏室的蒸發(fā)器。小型制冷裝置中的冷卻排管一般為蛇形管式，通常為光管。在室內(nèi)空氣需要流通，因此蒸發(fā)器需配置風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對流。 綜上所述，家用空調(diào)的蒸發(fā)器應(yīng)選用強(qiáng)制對流式。5.4制冷劑的選擇 通過對各種制冷劑的比較，選擇一種適合于家用空調(diào)的制冷劑。 對制冷劑的要求，制冷

18、劑應(yīng)該具有較好的熱力性質(zhì)和物理、化學(xué)性質(zhì)，具體要求有：1、臨界溫度不太低，以便在常溫及普通低溫下能夠液化。2、在工作溫度范圍內(nèi)具有適宜的飽和蒸汽壓力，以免外部空氣從不嚴(yán)密處滲入系統(tǒng)。3、單位容積量大，粘度和密度小，以減少流動(dòng)阻力。4、熱導(dǎo)率高，不燃燒、不爆炸、無毒，對金屬不腐蝕、與潤滑油不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、高溫下不分解。5、絕熱指數(shù)小，可降低排氣溫度，有利于機(jī)器的安全運(yùn)行和壽命提高。6、凝固溫度低，具有良好的電絕緣性能。7、價(jià)格低廉、易于獲得，對人類生態(tài)環(huán)境無破壞作用。8、單位容積壓縮功小。 在無機(jī)物制冷劑中的氨和二氧化碳作為中溫制冷劑，其熱力學(xué)性質(zhì)和熱物理性質(zhì)都和好，但由于它們分別是安全性不高和循環(huán)效率低不適用于家用空調(diào)。在鹵代烷烴中R134a和R22其穩(wěn)定性較高、熱力學(xué)性質(zhì)和熱物理性都高于其它制冷劑，是目前應(yīng)用最廣泛的制冷劑，多用于小型制冷裝置。R22比R134a的壓力要高65%左右，在根據(jù)家用空調(diào)實(shí)際應(yīng)用情況，其制冷劑應(yīng)選R22。5.5節(jié)流裝置的選擇 通過對各種節(jié)流裝置的比較，選擇一種適合于家用空調(diào)的節(jié)流裝置空調(diào)中常用的節(jié)流裝置有熱力膨脹閥和毛細(xì)管等。熱力膨脹閥可根據(jù)蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸汽過熱度的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)