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  • 家用空气能热泵热水器的构成与分解

    发布:约沃节能 浏览:
     家用空气能热泵热水器是怎么样构成的呢?以下我们来做一个分解:
     
    (1)基本数据
    室外空气年均温度为10℃,自来水温度为15℃,通过冷凝器一次加热为45℃的热水,热水用量平均为100L/h。蒸发器采用翅片管式,空气进蒸发器温度为10℃,出蒸发器温度为6℃,热泵工质蒸发温度为0℃;冷凝器采用套管式,热泵工质的冷凝温度为50℃;由于机组容量不大,考虑到部件成本及维护方便,热泵工质采用R22,节流部件为毛细管,用单级压缩即可,其结构如图16-4所示。

    图16-4   家用空气能热泵热水器示意图
    (2)部件确定
    ①压缩机取热泵热水机组的开机-停机时间比约为1:1,当热水平均用量为100L/h时,热泵工作时的热水产率约为200L/h,则热水加热所需的热量为:
    Qc=mwcw(th-tc)(16-1)
    式中,Qc为热水加热所需的热量,kW;mw为热水产率,kg/s;cw为水的比热容,kJ/
    (kg·℃);m为热水温度,℃;tc为自来水温度,℃。
    代入已知数据,得:
    Qc=(200/3600)×4.2×(45-15)=7.0(kW)
    查R22压缩机的参数表,由制热量、热泵工质的冷凝温度和蒸发温度,压缩机可选机型C,其制热量为8.1kW,功率为2.2kW,热泵工质从环境空气的吸热量为8.1一
    2.2=5.9kw。
    ②冷凝器冷凝器热负荷为Qc=8100W(此时热泵运行时的热水产率为231L/h),取冷凝器传热系数kc=1000W/(m2·℃),工质与水的对数传热温差为:
    传热面积(以工质侧为基准)为:
    ③蒸发器蒸发器的传热量QE=5900W,取蒸发器的传热系数为35W/(m2·℃),工质与空气的对数传热温差为:
    传热面积(以空气侧面积为基准)为:
    ④毛细管近似取热泵工质在蒸发器出口处的过热度为0℃,当R22的蒸发温度为0℃
    时,其饱和气的焓为hev=406.5kJ/kg;热泵工质的冷凝温度为50℃、取冷凝器出口处的过冷度为8℃时,热泵工质在冷凝器出口处的温度为50-8=42℃,焙约为heL=251.4kJ/kg,单位质量热泵工质流经蒸发器时的吸热量为:
    则热泵中热泵工质的质量流量为:
    当热泵工质的冷凝温度为50℃时,其冷凝压力为1948kPa=1.948MPa;蒸发温度为0℃时,其蒸发压力为497.7kPa=0.4977MPa,冷凝压力与蒸发压力之差为
    取毛细管内径D=2.0mm,毛细管长度L约为:
    (3)制热系数
    当管路及冷凝器等的热损失较小且忽略蒸发器风机功耗时,热水获得热量约等于热泵冷凝器放热量8.1kW,压缩机消耗功率为2.2kW,机组的制热系数为:
    即消耗1W电可获得3.68W热能用于水的加热。