热泵技术及其理论基础PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1热泵系统的组成与分类 1

1.1.1地埋管地源热泵系统 2

1.1.2地下水源热泵系统 3

1.1.3地表水源热泵系统 4

1.1.4空气源热泵系统 4

1.1.5多热源热泵系统 4

1.2热泵系统的特点 6

1.3热泵技术的发展史话 7

1.3.1热泵技术的早期发展 7

1.3.2热泵技术的研究现状 9

第二章 热泵技术发展中需要注意的几个问题及其对策 10

2.1热泵技术发展中的问题 10

2.1.1地源热泵在我国的发展状况 10

2.1.2我国地下水超采现象严重 11

2.1.3地源热泵的热贯通问题 12

2.1.4浅层地热能的枯竭问题 13

2.2热泵系统运行性能与经济性的改善 13

2.2.1发展和研究浅层岩土层储能技术 13

2.2.2优化选取低温热源 14

2.2.3合理选取驱动能源 15

2.2.4热泵机组的高效化 16

2.2.5热用户用热低温化 16

2.2.6整合集成热泵系统的新技术与新成果 17

2.2.7地源热泵系统中防腐防垢的技术措施 18

第三章 热泵技术的理论基础 20

3.1把流体作为连续介质来研究 20

3.2流体的主要力学性质 20

3.2.1流体具有质量和重量 20

3.2.2流体的压缩性和膨胀性 21

3.2.3物态方程 21

3.2.4流体的黏性 23

3.2.5流体的凝聚力与表面张力 23

3.3热泵技术的传热学基础 23

3.3.1导热 24

3.3.2对流换热 25

3.3.3辐射换热 25

3.3.4层流膜状凝结换热 26

3.3.5凝结雷诺数与凝结准则 29

3.3.6紊流膜状凝结换热 30

3.3.7横管内凝结换热 30

3.3.8水平管束平均换热系数 31

3.3.9珠状凝结换热 31

3.3.10影响膜状凝结的因素 33

3.3.11强化凝结换热的措施 33

3.3.12强化换热的经济分析 34

3.3.13大空间沸腾换热 34

3.3.14大空间泡态沸腾换热系数的计算 38

3.3.15管内沸腾换热 40

3.3.16核态沸腾传热机理的模型 41

3.4热泵技术的热力学基础 41

3.4.1热力学与热泵技术的关系 42

3.4.2热力学过程 42

3.4.3气态工质的基本状态参数 44

3.4.4气体工质的状态方程 48

3.4.5热力学第一定律 50

3.4.6温熵图 50

3.4.7卡诺循环及卡诺定理 52

3.4.8逆卡诺循环 53

3.4.9两相区的逆卡诺循环 55

3.4.10热泵循环 56

3.4.11蒸汽压缩式热泵循环 56

第四章 热泵系统主要部件的工作原理 59

4.1制冷剂和载冷剂 59

4.1.1热泵的工质与制冷剂 60

4.1.2热泵系统对工质的要求 60

4.1.3制冷剂的分类和代号 62

4.1.4替代工质 65

4.1.5热泵工质热力性质计算方程 67

4.1.6制冷剂热力性质计算的Cleland模型 69

4.1.7几种计算制冷剂状态参数的数学模型 70

4.1.8制冷剂充注量数学模型 71

4.2压缩机的工作原理 72

4.2.1压缩机的分类 72

4.2.2活塞式压缩机分类 72

4.2.3活塞式压缩机的工作原理 74

4.2.4螺杆式压缩机的工作原理 75

4.2.5螺杆式压缩机的特点 82

4.2.6较高效率的螺杆式制冷热泵系统 83

4.2.7螺杆热泵机组变工况模型 83

4.2.8滚动转子式压缩机工作原理 85

4.2.9滚动转子压缩机的特点 86

4.2.10涡旋式压缩机工作原理 86

4.2.11离心式压缩机的结构与工作原理 88

4.3压缩机的理论排量、实际排量和容积效率的计算 91

4.4压缩机的容量调节方法 92

4.5热泵系统的换热器形式与基本结构 94

4.5.1热泵系统换热设备的特点 94

4.5.2换热器的分类 94

4.5.3管壳式换热器的工作原理 95

4.5.4肋片管式换热器的结构 96

4.5.5螺旋板式换热器 97

4.5.6板翅式换热器 97

4.5.7板翅式换热器的数学模型 98

4.5.8板式换热器 99

4.6换热器的平均温差法计算 100

4.7换热器的优化设计 103

4.7.1建立优化问题的数学模型 103

4.7.2换热器的优化中的特点 104

4.7.3惩罚函数法 105

4.7.4换热器优化计算过程 106

4.8冷凝器、蒸发器的基本结构与工作原理 106

4.8.1换热器的评价方法 106

4.8.2冷凝器换热的基本情况 107

4.8.3影响冷凝器传热系数的因素 109

4.8.4冷凝器的基本构造和工作原理： 111

4.8.5蒸发器内换热的基本情况 116

4.8.6蒸发器的分类、基本构造和工作原理 118

4.8.7热泵系统的膨胀阀与节流阀的作用与原理 121

第五章 空气源热泵系统 126

5.1空气源热泵在低温工况下运行存在的问题与措施 126

5.1.1空气源热泵的制热量不足 126

5.1.2空气源热泵在寒冷地区应用的可靠性较差。 126

5.1.3空气源热泵在寒冷高湿度地区的结霜问题 127

5.1.4空气源热泵除霜方法 127

5.1.5除霜控制策略 129

5.1.6改善空气源热泵低温运行特性的技术措施 130

5.2多热源热泵系统 139

5.2.1太阳能一空气双热源热泵系统研究历史 139

5.2.2热泵系统数值模拟研究的历史 141

5.3多热源热泵系统的基本结构与工作原理 143

5.3.1多热源热泵系统的基本结构 143

5.3.2多热源热泵系统的工作原理 144

5.3.3多热源热泵系统的主要性能指标的计算 145

5.4直膨式太阳能、空气源热泵系统的基本结构与原理 146

5.4.1多功能太阳能辅助空气源热泵系统 146

5.4.2直膨式太阳能热泵系统结合形式及其原理 147

5.5直膨式太阳能热泵系统的数学模型 150

5.5.1平板太阳能集热器有效能量收益计算 150

5.5.2平板太阳集热器数学模型 151

5.5.3空气换热器数学模型 153

5.5.4压缩机数学模型 154

5.5.5冷凝器数学模型 155

5.5.6热力膨胀阀数学模型 156

5.5.7空隙率模型 157

5.5.8太阳能辅助空气源热泵热水系统数学模型的求解 157

5.6太阳能、空气双热源热泵系统其他结构形式及其运行原理 159

5.6.1直膨式太阳能热泵热水器其他结构形式及其运行原理 160

5.6.2非直膨胀式太阳能热泵系统的连接方式 162

第六章 我国地热资源 164

6.1我国地热资源 164

6.2地球内部温度分布计算 164

6.2.1土壤内的温度变化 167

6.2.2土壤或岩石热物性参数计算 168

6.3水资源 170

6.3.1地表水资源 172

6.3.2地下水资源 172

第七章 地下水源热泵系统 179

7.1概述 179

7.1.1地下水源热泵技术的研究进展 180

7.1.2地下水源热泵系统的优势 182

7.1.3应用地下水源热泵系统需要注意的问题 182

7.2地下水源水质与处理技术 185

7.2.1地下水源水质 185

7.2.2处理地下水的设备与技术 188

7.2.3怎样构造管井 189

7.3地下水同井回灌系统的特点 190

7.4地下水换热系统工程的勘察 192

7.4.1工程场地现状调查 192

7.4.2水文地质条件勘察 192

7.5地下水源热泵开式系统 193

7.5.1地下水源热泵开式系统对水质的要求 193

7.5.2地下水间接利用的开式系统 194

7.6地下水源热泵系统换热器的种类与选择 194

7.7地下水回灌技术 195

7.7.1回灌类型 195

7.7.2回灌方法 196

7.7.3回灌时应注意的技术问题 197

7.8地下水换热系统的设计与施工 198

7.8.1水源热泵系统的构成 198

7.8.2地下水换热系统的设计要求 198

7.8.3地下水源系统水井的设计原则 200

7.8.4地下水换热系统的施工原则 201

7.9地下水换热系统的验收 202

第八章 地表水源热泵系统 203

8.1地表水及其换热利用 203

8.1.1地表水源热泵系统的低温热源 203

8.1.2地表水的换热利用 204

8.1.3湖水水温分层的数学模型 205

8.2地表水换热系统工程的勘察 207

8.3地表水源换热系统的特点与设计 207

8.3.1地表水换热系统的设计原则 207

8.3.2地表水源热泵开式系统的特征与设计要点 208

8.3.3地表水源热泵闭式系统的特征与设计要点 210

8.3.4地表水源热泵系统冷凝器的计算 211

8.4地表水换热系统施工 213

8.5地表水换热系统的验收 213

第九章 污水源热泵系统 214

9.1污水源热泵系统概述 214

9.1.1污水源热泵系统发展历史 214

9.1.2城市污水源分类及性质 215

9.2污水源热泵系统的分类 216

9.2.1污水源热泵系统的形式与分类 217

9.2.2污水源热泵系统的特点 218

9.3污水源热泵系统制冷（热）量的计算 220

9.4应用污水源热泵需解决的特殊问题 220

9.4.1污水水质对热泵系统的影响 221

9.4.2污水堵塞与腐蚀问题的处理技术 222

9.5污水取水系统设计 222

第十章 海水源热泵系统 224

10.1海水源热泵系统概述 224

10.1.1海水源热泵系统原理 224

10.1.2国内外研究海水源热泵的历史与现状 225

10.2应用海水源热泵系统要注意的问题 226

10.2.1应用海水源热泵系统存在的问题 226

10.2.2海水水质特点 227

10.3对海水的处理技术 228

10.4海水源热泵空调系统分类 229

10.4.1集中式海水源热泵空调系统 229

10.4.2分散式海水源热泵空调系统 230

10.5海水源热泵用盘管换热器管内流体的数学模型 231

10.6海水源系统的应用前景 232

第十一章 地埋管地源热泵系统 233

11.1地埋管地源热泵系统概述 233

11.2地埋管换热器设计计算的理论基础与计算模型 233

11.3地埋管换热系统工程勘察 235

11.3.1地埋管换热系统工程勘察内容 235

11.3.2岩土热响应试验规定 236

11.3.3岩土热响应试验的基础理论 237

11.3.4岩土热响应试验方法 238

11.3.5岩土热响应试验计算方法 240

11.3.6岩土热响应试验应注意的几个问题 242

11.4地埋管换热器系统的分析与设计 243

11.4.1影响地埋管换热器的岩土因素 243

11.4.2地埋管换热器的类型 245

11.4.3地埋管换热系统设计的基本要求 246

11.4.4地埋管换热系统设计需要考虑的问题 249

11.5地埋管换热系统设计计算 252

11.5.1地埋管压力损失的计算 252

11.5.2竖直地埋管换热器水平集管的数学模型 253

11.5.3埋管间距与布置方式 254

11.5.4地埋管长度计算与埋深 257

11.5.5管材承压能力计算 260

11.6地埋管换热系统的施工 260

11.6.1地埋管换热系统施工要求 260

11.6.2正确处理回填问题 264

11.6.3水平沟槽与竖直地埋管施工 265

11.6.4安装换热管道 267

11.6.5地埋管热泵系统制热性能系数计算 272

11.7地埋管换热系统的验收 273

11.8混合式地源热泵系统 276

11.8.1太阳能、储热体、地埋管热泵系统运行模式 276

11.8.2太阳能热水器与地源热泵联合供热系统 277

11.8.3风力—地埋管地源热泵系统 278

主要参考文献 281

附录 284

附录1地埋管外径与壁厚 284

附录2几种土壤、岩石及回填料的热物性 285

附录3回填灌浆材料性能 288

附录4空调负荷概算指标 288