冬季北方罗非鱼养殖大棚水温保持热泵设计
摘 要
罗非鱼味道鲜美，适宜的温度是19℃以上，以前北方冬季都是从海南购进罗非鱼，所以价格高。现在北方农民尝试用温室大棚养殖罗非鱼，但北方冬季低温会造成罗非鱼的死亡。所以要有水温保持系统。目前的做法是在大棚内开挖养殖水槽，并保持水温和水的流动，把鱼池排出的水，进行无无害化过滤，然后对水进行加热，之后通往养殖水槽。
本研究通过查阅大量资料,总结了罗非鱼的生活习性、繁殖习性、生长习性等重要的生物学特性,概述了罗非鱼在我国北方的养殖情况，并就养殖过程中存在的问题和方法进行了深入的讨论，通过对塑料大棚内水温的观测与分析,采用大棚养殖地源热泵技术，因为采用地源热泵技术利用浅层地能作为温室采暖热源"利用地源热泵技术，充分发挥浅层地能的效能，从地下土壤中获取能量作为温室采暖系统的基本负荷，满足温室加温时的供热需求，热泵机组采用中温热泵，末端采用地下盘管供热或风机盘管供暖风，可以快捷，方便的调节育种，育苗温室内的温度和湿度"。
通过对题目的分析，选出合适的方案。然后进行热力计算，进行压缩机和辅助机构的选型；以及与压缩机相适配的冷凝器、蒸发器等进行设计计算，对热泵室内机及室外机进行结构计算和形状设计，通过对装置的各部件设计后使装置整体结构布局合理紧凑。
关键词:罗非鱼 塑料大棚 热泵类型 热源 蒸发器 冷凝器设计计算
1 绪论
1.1 热泵及其历史发展
1.1.1 热泵的发展简史
热泵这个名词大概最早在欧洲使用，时间约在本世纪初。就在压缩机型式热泵空调的理论来讲，可以看到1824年物理学家卡诺发表的一片比较著名的论文。
19世纪初时，人们对热能是否可“泵”送至较高的温度的假想发生了比较高的兴趣。一位著名的英国物理学家焦耳因此论证了压力能引起温度发生变化的原理。同时英国汤姆森教授（以后改名为开尔文勋爵），于1852年发表的论文首先表明并描述了有关热泵空调的设想。当时称之为能量倍增器。该装置有一个吸入气缸和一个排出气缸，而且均有蒸汽机驱动。室外空气被气缸吸入时，空气膨胀降温后被排出室外作为换热器用的储气罐，在其中吸收外界空气热量并升温。然后排出气缸而且被压缩至大气压力，此时空气的温度已高于环境温度，最后被派送至需供暖的建筑物内。这是一种开式装置，也可以向建筑物供冷。汤姆森教授见到了闭式循环的可能性，但当时的技术基础是他没有可能设计出像现代这样的热泵装置。
1.1.2 我国热泵的发展概括
我国的热泵空调技术相对于世界上发达国家的热泵发展来说，有一段时期是非常落后的。在1965年，原上海空调器厂研制成我国第一台制热量为3270W的CKT-3A热泵式窗式空调器，但是由于换向阀的工作可靠性等原因，长期没有进展。但是，相比之下，我国学术界比较活跃，早在50年代初，天津大学的一些学者一开始从事热泵的研究。70年代后期，由于能源危机影响了我国的学术界，中国制冷学会，中国建筑科学研究院空调研究所，广东能源研究院等一些经常组织有关热泵利用方面的学术会议。但由于当时学术界的普遍看法是电价的原因，认为我国空调热泵的发展应该先从工业上开始，然后才有可能应用于空调并逐步应用于家庭。而且实际情况也是如此，这也与日本以及其他国家的热泵发展过程相似。
在80年代，我国热泵空调在各个场合的应用研究有许多发展。广州能源研究所设计而且在东莞建造了一套用于加热室内游泳池的热泵，改低温加热系统有太阳房和水、水热泵组成，制热系数达5—6，用25—40m深井中的24℃的地下水作为热源。针对我国地热资源比较丰富的情况，天津大学等一些高校曾对京津等地区的地热热泵进行了技术经济分析并建立了试验系统进行了分析。天津大学，西安交通大学对非共沸混合物作为热泵工质进行了许多研究。而哈尔滨建工学院对空气，空气热泵的制热季节性能以及热泵除霜问题进行了研究。到1985年上海机械学院与浙江农业大学协作对应用于干燥茶叶的热泵进行了实验和研究。上海能源研究所从1987年开始研究将热泵技术用于一些木材干燥中，以后由上海桑菱环境能源研究所成功地发展为用于木材干燥的SRG型热泵系列产品，采用的热泵工质为R142b.
从80年代起，我国热泵在空调上的应用有一些了起步。国内第一台自行设计的较大容积大的空气，水热泵是1980年有上海手工业局设计室与上海冷气机厂协作安装在上海工艺美术服务部，以R12为工质，压缩机功率为55KW的热泵系统，供1200㎡面积空调用，供热时手动阀将热泵工质回路切换，配有48KW辅助电加热。1985年上海空调厂和上海冷气机试制成功国内生产的第一批热泵型立柜式空调机组系列。1984年由上海704研究所，开封通用机器厂和无锡第四织布厂联合试制了第一类吸收式热泵。1989年青岛建筑工程学院建立了利用大地土壤作为热源的热泵实验室，已运行多年。1990年上海通用机械设计研究院首次进行了第二类吸收式热泵的模拟实验，同年，西安交通大学，上海第一冷机厂，上海溶剂厂联合研制了350KW第二类吸收式热泵。值得回顾的是我国80年代改革开放政策所带来的经济飞速发展，人民生活显著提高，住宅条件的改善，电力供用的增长，特别是城市商场，高层建筑的建成，大大促进了空调和热泵的发展。已包括热泵在内的房间空调器年产量的增长为例，1991年的产量为59.6万台，5年后，至1996年产量已猛增至645.9万台，为1991年的10.8倍。这种发展速度是空前的。如以热泵空调器占房间空调器产量的65％计，目前我国热泵型空调器的年产量大致已到达420万台。此外，单元式热泵机组及热泵型冷水机组也有相应的发展。就我国目前的空调用各种热泵的产量而言，大致相当于美国或日本90年代初的水平，数量上已步入世界空调用热泵产量大国。产品的质量也与美国，日本等相差不远。但新品种特别是压缩机的开发能力与国际先进水平差距还比较大。
可以看到，热泵的发展不仅与国家国民经济总体的发展及热泵本身技术进展有关紧密关系，而且还与能源的结构与供应，特别是与政府的政策导向密切相关。目前，在世界范围内热泵作为空调商品已处于成熟期，在我国也已处于迅速发展期。热泵，作为一种有效的节能产品，他不仅在工业农业应用上，更多的将在空调应用上在我国将发挥越来越重要的作用。
1.2 温室大棚水温保持热泵设计系统
1.2.1 温室大棚热泵系统的种类以及构成
在温室养殖大棚内的热泵大概可以分为空气源热泵，水源热泵与地源热泵等几种。
①地源热泵系统简介
热泵实质上是一种提高热量的装置，并且它本身消耗一些的能量，把环境介质中存在的能量加以利用，提高温度进行利用效率，而整个热泵系统所消耗的能量仅仅为供热量的或更低的能量，这也是热泵的主要特点。地源热泵系统，因为土壤的热源温度比较稳定，一般在10℃到20℃之间。可以通过地下的地耦系统中的交换介质热量强制循环，从而采取土壤中10m以下的能量，升温后进入热泵主机后已达到供热温度，一般温度为45℃到55℃.并且在此过程中，热泵主机消耗一份能量，能够得到3到5倍的能量.地源热泵系统，通过地耦埋管换热系统，将土壤中的热量储存起来并通过地埋管的循环，输送到地源热泵主机完成能量的储存过程。通过地源热泵压缩机做的功提高能量的品位，每消耗1份能量，获得3到4倍能量，进而由保温循环泵将获得的能量输送到养殖池恒温散热系统。由水产养殖池中的热敏水温探头判断，当温度低于养殖适宜温度时，开启保温循环泵以及地源热泵主机，完成池水的加热保温，当池水达到适宜温度时，则关闭保温循环泵以及地源热泵主机，停止供热。整个系统通过膨胀补水箱以及软化水处理设备，完成水路的不断循环与补充。
②水源热泵系统的简介
水源热泵的工作原理就是利用地球表面浅层的热能如地下水或地表水(江、河、海、湖或浅水池)中吸收的太阳能和地热能而形成的低热能资源,采用热泵系统原理,通过少量的电能输入,在夏季利用制冷剂蒸发将空调空间中的载冷剂的热量取出,放热给环流中的水,由于水源温度低,可以高效地带走热量;而冬季,利用制冷剂蒸发吸收环流中水的热量,通过空气或水作为载冷剂提升温度后在冷凝器中放热给空调空间。其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生的物理相变过程，分别在蒸发器中发生气化吸热、在冷凝器中发生液化放热，使热量不断的得到交换，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。所以在此过程中，热泵压缩机需要少量的高位电能驱动，其蒸发器吸收的是低热能，但热泵输出的热量则是可已利用的高热能，在数量上是其所两者的总和。
③空气源热泵系统的简介
空气源热裂采暖系统是以环境做为热源,从户外吸收低热能來做为室内供热源。家用空气源热泵一般是经过小型的压缩机压缩后温度提升为45到50℃(,即可用于中央采暧,或者十央热水系统,集供冷、供热、生活热水于一体,-举多得。所以,其广泛应用于我国长江中下游的非采暖区。它与现有的燃气加热、电加热和太阳能加热系统不同,一方面,在蓄水箱屮是水电分离的,安全性超过了以往的一些系统结构结构。其次,输入的功率较小,一般是300到400W就可以得到较大的热能输出，再配上屯脑控制,可以得到自己设定的温度和时间的调节,同时,其中避免了热量和水的浪费。安装不受建筑朝向、面积参数、建筑外观等条件的限制。最后,空气源热泵机体是整体辉接的氟系统。
1.2.3 温室大棚热泵系统的优缺点以及经济效益分析
(1) 属可再生能源利用技术
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供热空调系统。其中可以利用的有地下水体，地下水体其中包括了地下水和河流、地表的部分河流和湖泊以及海洋等部分。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能储存器，收集了 大概有47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的 500 倍还要多的多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且它也是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体保持能量接受和发散相对均衡。
⑵高效节能
水源热泵可利用的水体温度冬季大概为 12-22℃，水体温度要比环境温度高，所以热泵系统循环的蒸发温度要提高，能效比提高。但是夏季的水体温度大概为 18-35℃，水体温度比环境温度要低，所以制冷的冷凝温度要降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，使得热泵机组的效率提高。
⑶运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对来说比较稳定，其波动的范围要远远低于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的性质，使得热泵系统运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
⑷环境效益显著
水源热泵使用电能和电能两种能量，是一种比较环保的能源，但在使用电能时，要消耗一次能源并导致一些污染物和二氧化碳等温室气体的排放。就北方的一些地区来说，设计良好的水源热泵机组和空气源热泵机组相比，可已节省 30％以上的电能，与电热供暖相比，可已节省 70％以上电能。水源热泵技术采用的制冷剂，可以是低污染或无污染的 R22 或 R134a、R407C 和 R410A 等替代工质。
目 录
摘 要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 热泵及其历史发展
1.1.1 热泵的发展简史
1.1.2 我国热泵的发展概括
1.2 温室大棚水温保持热泵设计系统
1.2.1 温室大棚热泵系统的种类以及构成
1.2.2 温室大棚热泵系统的工作过程
1.2.3 温室大棚热泵系统的优缺点以及经济效益分析
1.2.3.3 经济效益分析
1.3 北方冬季罗非鱼养殖大棚水温保持热泵设计的系统
1.3.1 系统原理图
1.3.2 系统原理
2 方案的选择与论证
2.1 制冷剂
2.1.1制冷剂的分类
2.1.2 制冷剂的选择原则
2.1.3 制冷剂的确定
2.2 压缩机
2.2.1 压缩机概述
2.2.2 压缩机的比较
2.3 冷凝器
2.3.1 冷凝器概述
2.3.2 冷凝器的比较
2.4 蒸发器
2.4.1 蒸发器概述
2.4.2 蒸发器的比较
3 设计计算
3.1 设计工况的选择
3.2.1 各点参数值
3.2.2 热力计算
3.3 冷凝器的设计计算
3.4 蒸发器的设计计算
4 节流机构的选择
4.1 节流机构概述
4.2 节流机构的分类
4.3 电子膨胀阀的选
5 其他辅助设备的计算与选型
5.1 电磁阀的选择
5.2 截止阀的选型
5.3 压力控制器选取
5.4 压差控制器的选取
5.5 干燥过滤器的选型
5.6 贮液器的选择
结 束 语
致 谢
参考文献
http://www.bysj360.com/html/4080.html http://www.bysj360.com/html/4142.html
http://www.bylw520.net/ http://www.bylw520.net/html/4420.html
