空调低压水式换热机

单位： 内蒙古建筑学院 指导教师： 宋喜玲 科研提出者：李科强 科研论文 提纲： 一．项目单位的基本情况 1.科研项目的名称：低压水制冷剂式换热机 2.指导教授:宋喜玲 3.科研项目提出人：李科强 二．项目提出背景与市场分析

1.同类项目世界使用情况 2.我国同类应用 3.市场与资源分析 三．项目提出的思路与依据

1.思路 2.依据 四．项目设计原理及运行系统图

五．投资估价和项目风险与不确定性 六．实施条件 七．项目研究结论 科研论文 一．项目单位的基本情况 1.科研项目的名称：低压水式换热机 2.指导教授: 宋喜玲 内蒙古建筑学院 机电与暖通工程学院 暖通空调教授 3.科研项目提出人：李科强 内蒙古建筑学院 机电与暖通工程学院 供热通风与空调工程技术专业 二．项目提出背景与市场分析

随着社会的发展，能源越来越受到人们的重视。我国是一个能源大国，但我国人口基数大能源消费量大。节约能源绿色环保，可持续发展已经是发展的主流。 1.同类项目世界使用情况 21世纪制冷空调行业绿色环保制冷剂的趋势与展望 摘要：介绍了第20届国际制冷大会和地球技术论坛中有关制冷剂替代物的简况，讨论了保护臭氧层和全球气候变化对制冷空调行业所使用的制冷剂提出的要求与国际社会所采取的相应对策，以及国际社会共同关注的问题，综述了21世纪绿色环保制冷发展趋势。 臭氧层的破坏和全球气候变化，是当前世界所面临的主要环境问题。由于制冷空调热泵行业广泛采用CFC与HCFC类物质对臭氧层有破坏作用以及产生温室效就，使全世界的这一行业面临严重的挑战。CFC与H CFC的替代已成为当前国际性的热门话题。 制冷空调行业为了适应CFC和HCFC类制冷剂的淘汰，纷纷转轨使用HFC物质。但现在《京》又将HFC物质列入了温室气体清单中，要对它们的排放加以控制。显然，后者的要求，对于制冷空调行业的近些年来为采限HFC所作的各种努力，确实产生了一些负面的影响，以致造成无所适从的感觉。 2.我国同类应用 2008年全国暖通空调制冷学术年会综述

中国建筑学会暖通空调分会、中国制冷学会空调热泵专业委员会联合主办的第十六届全国暖通空调制冷学术年会于2008年11月4日至6日在重庆市举行。 这次年会的主题为“节能减排 我们责任”，在保护环境、可再生能源利用、新技术、新产品开发及应用、建筑可持续发展等方面迈出新的高度。会议包括围绕主题的大会活动和丰富多彩的技术论坛、专题学术交流、创新技术成果发布、产品和出版物展示、校友和新老朋友聚会等，充分体现了这次年会多领域、跨部门、集成度高的特色。 3.市场与资源分析 全球天气变暖，夏季气温升高是空调器需求增长的另一诱因。进入21世纪以来，我国夏季高温酷热天气出现频繁，继2004年之后、2007７、2009９和２01０年均发生大范围的持续酷暑天气。２01０年我国大部分地区平均气温比常年同期偏高，华北、东北地区偏高２－5℃，江南、华南和西北大部地区一般偏高１－2℃。气象专家们对１００多年来的全球气温资料分析，全球平均气温已经升高了０.３－０.６℃、其中最暖的十几个年份发生在9０年代中期以后。不仅如此、一些地区日平均气温一再攀高、创下了有气象资料以来的最高记录。高于３7℃的天数增加，使最近几年的夏季既炎热又漫长。酷暑难耐，安装空调器已经成为人们安稳度夏，正常工作和生活的保证。 对于空调制冷行业来说，为防止气候变暖所需作出的努力主要是： ①提供高效节能设备，减少CO2排放量。 ②尽可能减少制冷设备使用和销毁时制冷剂的排放量或泄漏量，并采取有效的回收再生设备，加强制冷剂的回收利用。这些努力也就意味着考虑保护臭氧层的同时，要注意到防止气候变暖的措施。在选择制冷剂时，热工性能好，具有节能效果和充注量少。在21世纪内要求促进并推广使用这类制冷剂并使相应的空调制冷设备实现商业化。 三．项目提出的思路与依据 1.思路 世界的CO2 的排放量增加“温室效应'”增强。全球的气候变暖，平均气温升高。CO2的来源其中一大部分是火力发电厂和煤燃烧。而火力发电厂产生的电能，要来空调制冷。这样形成了一个不利于人类生存的恶性循环。最近两年我国的沿海广州·福建出现了供电不足，限电，计划给电的现象。 空调用电主要是压缩机的用电，压缩机是空调的核心部件。想要该井压缩机的性能，提高压缩记得功率。用传统的方法和思路已是技术成熟前途末路。我们只能用新的眼光看待问题，用新途径去寻找代替压缩机的设备。 此项目是用低压下的水作为压缩机的制冷剂。用耐压性好 导热性好的材料，制作低压设备来代替压缩机。

2.依据 水 R718 作为制冷剂的优点是无毒，不会燃烧和爆炸，而且是容易得到的物质。但水的蒸发比体积大，单位容积冷量小。水的凝固点高。不能制取较低的温度，只适用于温度零度以上的情况。 低压下的水更是不能制取较低温度，只适用于16度以上的情况。 水的物理参数：在标准大气压下 ，它的沸点温度为100度。临界温度374.12摄氏度。临界压力为22.12MPa，冷凝温度为0度。 低压下的水在0.004MPA时。水的沸点为28度。根据莫里尔焓湿图，水在0.001MPA时液体不能稳定存在。 四．项目设计原理及运行系统图 制冷剂 价格低廉、能效高、传热性能好，且易检漏。  制冷剂的黏度和密度尽量小，这样可以减少制冷剂在管道中 的流量阻力 导热率与放热系数要高，便于提高蒸发器与冷凝器的效率 ④对金属盒其他材料不腐蚀 ⑤具有稳定的化学性能 1.原理 工作运行原理 低压下的水沸点很低，在室温下就可以沸腾。水在高温区就可以沸腾，水蒸气把高温区的热量带到低温区释放，水蒸气是发放潜热，水蒸气液化。经过低温区收集冷凝水装置收集水，回流到高温区。形成了一个系统循环。不需要过多的电能，设备简单，操作方便，容易管理。这样就实现可把能量转移目的。 只需要一个完全密闭的低压空间就可以实现。 上升热蒸汽 自然冷凝回流水

高温区蒸发低压水 “烟囱效应” 在做一些无风扇产品设计的时候经常会听到一个词汇“烟囱效应”，很多希望发挥“烟囱效应”的作用来设备的散热。将建筑排烟的原理应用于制冷空调的换热是一个聪明的做法。但仔细分析起来此效应与彼效应又不尽相同。 对于“烟囱效应”的定义普遍的说法是指空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降，造成空气加强对流的现象。因此从结果上讲，“烟囱效应”的作用是为了增强对流。不过建筑物利用强化对流来排烟/风，而制冷换热设备利用强化对流来散热。 从成因上讲，有人解释为是热空气的上升，冷空气的下降，即密度差的推动产生了“烟囱效应”。这种说法其实只讲出了“烟囱效应”的一部分成因。 画一个烟囱来分析一下，如下图。 气流在烟囱中的流动可归为管道流动，应该遵循伯努利方程，即 或 方程中包含3项：静压项，重力势项和动能或称动压项。 前面提到的密度差的推动体现在重力势一项，在出口处空气密度大，垂直高度大，所以烟囱的出口处重力势大于入口处，这是“烟囱效应”产生的第一推动力。 另一方面，我们看到的烟囱往往高高矗立，那么在烟囱出口端通常或强或弱的受到空气流动（风）的影响，所以出口处得气流速度比较高。而入口端通常连接室内，空气流动较弱，也就是下图中的v2大于v1，这使得烟囱出口处的动压大于入口处的动压，这是“烟囱效应”产生的第二推动力。 综合两方面原因，气流在烟囱出口处的重力势和动能都大于入口处，导致入口处的静压要强于出口处的静压，受静压的推动，气流从烟囱底部流向顶部，产生了强化对流的效果。 对于自然对流散热的制冷换热，我们通常能做到的是将风道设计为有一些垂直高度，这其实只利用了重力势的推动力，而无法利用到动压的推动力。这就是此效应与彼效应（真实烟囱的效应）的差别。此效应其实并非完整意义上的“烟囱效应”。管塔产生的烟囱效应增强了内部的对流，从而为内部的基站散热。 五．投资估价和项目风险与不确定性 设备简单，体型大。原料可以用铜或导热性好的材料来制作。制冷剂制取简单，无毒无害，没有任何危险。设备体系大，制冷温度低。不能用来深度制冷。只能智取18度以上的温度。只能用来民用建筑空调。 七．项目研究结论

1. 水R718 替代CFC工作，是大势所趋，时间紧迫。从我国情况看，当前应首先抓好CFC-12，CFC-11，R502等含CFC物质的转轨工作，而R718类物质替代物是近来发达国家的研究开发重点，发展迅速，我们应积极跟踪，及是掌握动向，进行必要的研究工作以期开发出适合我国国情的替代物。 替代物发展呈现"百花齐放"格局。一方面是由于一些大公司市场竞争的产物，另一方面也反映了替代物自身各自存在优缺点的状况，而且看来在相当长一段时间内仍将出现共存局面。因此，因内在实现转轨过程中，出现几种方案也在所难免，不宜匆忙采取硬性的"统一"政策 2. 从空调制冷行业来看，要求在2040年实现HCFC-22的替代，注意开发HFC制冷剂的利用技术，同时考虑保护臭氧层和气候变暖的问题，高效节能的新制冷剂和跟踪、开发和利用，包括R718制冷剂开发和研究。 积极跟踪，注意天然工质的研究开发。