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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