機(jī)械工程畢業(yè)論文范文

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第1篇

制造業(yè)cims工程的實(shí)施與應(yīng)用

摘要：本文介紹了國(guó)家電動(dòng)工具制造行業(yè)骨干企業(yè)寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)中強(qiáng)電動(dòng)工具有限公司cims工程實(shí)施與應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，為寧波市、浙江省制造企業(yè)實(shí)施cims提供了可借鑒的模式。

關(guān)鍵詞：cims；cad；pdm；erp

1993年正式投產(chǎn)的中強(qiáng)電動(dòng)工具有限公司在我國(guó)電動(dòng)工具制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)近乎白灼化的今天不僅站穩(wěn)了腳跟，而且實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量和銷(xiāo)售平均每年遞增35%以上的快速增長(zhǎng)，人均產(chǎn)值及利潤(rùn)連續(xù)多年在全國(guó)同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，目前已成為中國(guó)首屈一指的各類(lèi)中高檔電動(dòng)工具專(zhuān)業(yè)制造商，擁有員工20xx人，年產(chǎn)值10億元。中強(qiáng)公司的優(yōu)勢(shì)在于秉承“以人為本，科技創(chuàng)新”的立業(yè)理念，采用最有效的管理模式，集約社會(huì)資源，擁有產(chǎn)品市場(chǎng)和技術(shù)開(kāi)發(fā)兩大核心競(jìng)爭(zhēng)力，而核心競(jìng)爭(zhēng)力的背后則是擁有完善和強(qiáng)大的it體系。

1 cims工程概況

中強(qiáng)公司的cims工程主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) / 數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)（cad）分系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（pdm）分系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃（erp）分系統(tǒng)等四部分組成，包括：

工程設(shè)計(jì)（cad）分系統(tǒng)：二維cad繪圖設(shè)計(jì)已完全普及，引進(jìn)三維設(shè)計(jì)軟件并逐步應(yīng)用在新產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)及總體裝配等工作中，大大加快了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)進(jìn)程，并提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（pdm）分系統(tǒng)：采用上海思普信息技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)并由寧波聯(lián)科電腦技術(shù)有限公司實(shí)施的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（sipm / pdm）系統(tǒng)和圖檔管理系統(tǒng) edm，有效地解決了設(shè)計(jì)流程、技術(shù)資料的規(guī)范化，技術(shù)信息傳遞、流轉(zhuǎn)、反饋快速流暢，并保證了數(shù)據(jù)的完整性、安全性和保密性，目前已運(yùn)行在公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工作流程的無(wú)紙化管理。

企業(yè)資源計(jì)劃（erp）分系統(tǒng)：采用寧波萬(wàn)通軟件公司erp系統(tǒng)，并分批實(shí)施了制造數(shù)據(jù)管理、銷(xiāo)售管理、技術(shù)工藝管理、生產(chǎn)計(jì)劃、車(chē)間作業(yè)、物料需求計(jì)劃、采購(gòu)管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、設(shè)備管理、計(jì)件工資成本管理、pdm接口等一系列子系統(tǒng)，此外還開(kāi)發(fā)實(shí)施了基于internet的訂貨管理子系統(tǒng)，作為銷(xiāo)售管理子系統(tǒng)的上游子系統(tǒng)，為其提供數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)集成：在基本完成各分系統(tǒng)應(yīng)用后，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)集成進(jìn)行了安裝和調(diào)試，目前，整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)可以集成運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了cad、pdm和erp的信息集成。

通過(guò)cims工程的實(shí)施，中強(qiáng)公司在管理上已逐步形成一套快速響應(yīng)市場(chǎng)變化、滿(mǎn)足客戶(hù)需求的企業(yè)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品銷(xiāo)售、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理、財(cái)務(wù)管理等各個(gè)部門(mén)業(yè)務(wù)管理計(jì)算機(jī)化。

2 軟件產(chǎn)品的選擇

在中強(qiáng)公司cims工程中，主要應(yīng)用軟件均采用了國(guó)產(chǎn)軟件，如intelcad和pdm軟件是上海思普信息技術(shù)有限公司的自主軟件產(chǎn)品，erp系統(tǒng)選用的是萬(wàn)通軟件有限公司自主研究開(kāi)發(fā)的erp系統(tǒng)軟件，國(guó)產(chǎn)軟件費(fèi)用占軟件總費(fèi)用的70%以上。選用國(guó)產(chǎn)軟件主要是基于以下考慮：

2.1 考慮中國(guó)國(guó)情。國(guó)外有許多好的管理軟件，但是拿到中國(guó)后多數(shù)都不太適用，有些企業(yè)就是勉強(qiáng)用了也用不好。究其原因，主要是中國(guó)的企業(yè)管理水平和現(xiàn)狀很難與國(guó)外軟件的標(biāo)準(zhǔn)管理模式融合。企業(yè)花了很大的代價(jià)，花了很長(zhǎng)的時(shí)間，實(shí)施的結(jié)果是棄之不舍，留之難用。中強(qiáng)公司選用的這些應(yīng)用軟件有較多的國(guó)情化處理，比較符合中國(guó)企業(yè)的實(shí)際情況，技術(shù)上較成熟，在國(guó)內(nèi)有廣泛的用戶(hù)，且軟件公司具有雄厚的技術(shù)實(shí)力和豐富的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)支持力度強(qiáng)。

2.2 考慮投入產(chǎn)出。企業(yè)做任何事情都要考慮投入產(chǎn)出，要考慮風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)外軟件動(dòng)則幾十萬(wàn)上百萬(wàn)美元，對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)講是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也增加了軟件實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)，還有軟件今后的升級(jí)費(fèi)用等問(wèn)題，都需要企業(yè)認(rèn)真考慮。目前，國(guó)產(chǎn)軟件（如兩維cad、pdm、erp等）的水平有了很大的提高，已能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)企業(yè)實(shí)際工作的需要。

2.3 考慮售后服務(wù)。軟件特別是象erp、pdm這樣大型軟件的實(shí)施都會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的周期，企業(yè)應(yīng)用咨詢(xún)、軟件原理培訓(xùn)、軟件應(yīng)用培訓(xùn)、軟件客戶(hù)化修改都是必不可少的，國(guó)外軟件高昂的技術(shù)支持費(fèi)用是國(guó)內(nèi)企業(yè)難以承受的，更難長(zhǎng)時(shí)間承受。同時(shí)國(guó)外軟件的封閉性使國(guó)內(nèi)企業(yè)的軟件人員很難進(jìn)行修改和變動(dòng)。而國(guó)產(chǎn)軟件則不同，盡管?chē)?guó)產(chǎn)軟件也要收取技術(shù)支持費(fèi)用，但其收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)企業(yè)可以承受，而且國(guó)產(chǎn)軟件其源代碼相對(duì)開(kāi)放，較大的客戶(hù)化變動(dòng)委托給軟件公司，一般性的修改完全可以由企業(yè)自己來(lái)解決。

當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)應(yīng)用軟件也不是十全十美，今后應(yīng)該在專(zhuān)用界面、決策支持、特別是pdm軟件在工程項(xiàng)目中的管理與控制、安全性管理、工作流的 并發(fā)機(jī)制處理、多bom視圖形成等方面還須不斷改進(jìn)和提高。

3 cims工程的綜合效益

中強(qiáng)公司應(yīng)用國(guó)產(chǎn)軟件實(shí)施cims工程，不僅提高了企業(yè)管理水平，同時(shí)也獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。直接經(jīng)濟(jì)效益如表一所示。

表一：直接經(jīng)濟(jì)效益

響應(yīng)市場(chǎng)的速度

提高了30%，對(duì)快速占領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)揮了重要作用。

新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)速度加快25%以上，為新產(chǎn)品及早占領(lǐng)市場(chǎng)搶得先機(jī)。

生產(chǎn)率

提高生產(chǎn)率17%。

資金周轉(zhuǎn)率

提高資金周轉(zhuǎn)率0.2次，公司每年可節(jié)省開(kāi)支90萬(wàn)元。

間接經(jīng)濟(jì)效益則表現(xiàn)在：

l 規(guī)范了企業(yè)的基礎(chǔ)管理和運(yùn)作方式，使公司建立起科學(xué)的管理體系和快速反應(yīng)的企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制，推動(dòng)了企業(yè)管理流程的規(guī)范化、制度化，使各部門(mén)職責(zé)更加明確、科學(xué)合理。

l 大大提高了工作效率，增加了管理工作的深度，提高了管理工作水平。

l 提高企業(yè)的聲譽(yù)，增強(qiáng)了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力和應(yīng)變能力。

此外，中強(qiáng)公司cims工程所產(chǎn)生的社會(huì)效益也是顯著的，一方面為寧波市、浙江省制造企業(yè)實(shí)施cims提供了可貴的經(jīng)驗(yàn)和可借鑒的模式，具有廣泛的示范意義和推廣應(yīng)用價(jià)值，另一方面，為國(guó)產(chǎn)軟件的發(fā)展和完善提供了機(jī)遇和舞臺(tái)，樹(shù)立了國(guó)內(nèi)企業(yè)使用國(guó)產(chǎn)軟件的信心，促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)軟件的不斷發(fā)展和提高。同時(shí)，實(shí)施cims工程，使中強(qiáng)公司產(chǎn)品更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，能以較高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需要，為加速我國(guó)電動(dòng)工具行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)了力量。

第2篇

專(zhuān)題：總體設(shè)計(jì)

專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械工程

班 別：機(jī)自041

學(xué) 號(hào)：1037

學(xué)生姓名：

指導(dǎo)教師：

完成時(shí)間： XX年3月31日

學(xué)生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

----總體設(shè)計(jì)

1、選題的依據(jù)及意義：

1.依據(jù)：

進(jìn)入90年代后，我國(guó)的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應(yīng)用熱水供應(yīng)裝置，熱水供應(yīng)裝置已成為現(xiàn)代學(xué)校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應(yīng)緊張，供電部門(mén)開(kāi)始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術(shù)提到了議事日程。近年來(lái)，由于能源結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)了地源熱泵供熱機(jī)組的快速發(fā)展。

隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展，人類(lèi)對(duì)地源熱泵供熱技術(shù)也進(jìn)行了1系列的改進(jìn)，同時(shí)也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術(shù)，現(xiàn)在利用成熟的電子技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合的控制，并和太陽(yáng)能結(jié)合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護(hù)環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。

2.意義：

地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對(duì)穩(wěn)定的特性，，通過(guò)消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時(shí)，它還可供應(yīng)生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類(lèi)：

空氣源熱泵系統(tǒng) ( air-source heat pump) ashp

水源熱泵系統(tǒng) (water- source heat pump) wshp

地源熱泵系統(tǒng) (ground- source heat pump)gshp

平時(shí)還有人把熱泵系統(tǒng)按照1次和2次介質(zhì)的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統(tǒng)

水 --- 空氣熱泵系統(tǒng)

水 --- 水熱泵系統(tǒng)

空氣---空氣熱泵系統(tǒng)

這些都是把熱源、熱匯以及空調(diào)系統(tǒng)的傳遞介質(zhì)也包括進(jìn)來(lái)分類(lèi)形成的。

為了和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，我們還是應(yīng)該依照國(guó)際慣例來(lái)命名。在1997年由美國(guó)的ashrae(美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì))統(tǒng)1了標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，無(wú)論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。

另外，為了讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：

土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)

地下水系統(tǒng)

地表水系統(tǒng)

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見(jiàn)下圖)

圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖

圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖

圖。1。3 地表水系統(tǒng)圖

圖。1。4 地下水系統(tǒng)圖

2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、地源熱泵的發(fā)展歷史

地源熱泵是1種先進(jìn)的技術(shù)，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)最先開(kāi)始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地?zé)嵩礋岜?rdquo;的概念。1946年美國(guó)開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第1個(gè)地源熱泵系統(tǒng)，運(yùn)行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國(guó)的商用。1985年美國(guó)安裝地源熱泵14000臺(tái)，1997年則安裝了45000臺(tái)，目前已安裝了400000臺(tái)以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長(zhǎng)。1998年美國(guó)商用建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國(guó)家里更多的是利用淺層地?zé)豳Y源，來(lái)供熱或者取暖。上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的逐漸變得嚴(yán)重，在各個(gè)方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地?zé)嵩礊槟茉吹牡卦礋岜糜忠鹆巳藗兊闹匾暋Ｓ绕涫墙陙?lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，地源熱泵的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外的很多高校和研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了理論和實(shí)際應(yīng)用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國(guó)范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會(huì)。中國(guó)制冷學(xué)會(huì)第2專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主辦了“全國(guó)余熱制冷與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國(guó)應(yīng)用與發(fā)展問(wèn)題專(zhuān)家研討會(huì)”;中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋?zhuān)業(yè)委員會(huì)于1994年9月6日至8日在北京召開(kāi)了第4次全國(guó)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用研討會(huì);從90年代開(kāi)始，每屆全國(guó)暖通制冷學(xué)術(shù)年會(huì)上都有“熱泵應(yīng)用”的專(zhuān)題;XX年6月19～23日，中美地源熱泵技術(shù)交流會(huì)在北京召開(kāi)，會(huì)議介紹了地源熱泵技術(shù)，國(guó)外的應(yīng)用狀況和在中國(guó)的推廣;山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所與山東建筑學(xué)會(huì)熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)委員會(huì)聯(lián)合發(fā)起并承辦“國(guó)際地源熱泵新技術(shù)報(bào)告會(huì)”于XX年3月17日在山東建筑工程學(xué)院舉行，加強(qiáng)了國(guó)內(nèi)外地源熱泵先進(jìn)技術(shù)的交流。

2、地源熱泵在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：

目前在中國(guó)，地下水熱泵系統(tǒng)已開(kāi)始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機(jī)構(gòu)工程摸索和研究階段。

從有關(guān)調(diào)查來(lái)看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實(shí)現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并不容易做到。同時(shí)，還出現(xiàn)了大量不進(jìn)行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風(fēng)機(jī)盤(pán)管內(nèi)進(jìn)行空調(diào)。這樣做，1則污染水體，2則浪費(fèi)水資源。

對(duì)于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從1998年開(kāi)始。國(guó)內(nèi)數(shù)家大學(xué)建立了土壤源熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)，且大多數(shù)進(jìn)行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設(shè)備的長(zhǎng)期聯(lián)合運(yùn)行。其中1998年重慶建筑大學(xué)建設(shè)了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的熱泵系統(tǒng);1998年青島建工學(xué)院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng);湖南大學(xué)1998年建設(shè)了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng);1999同濟(jì)大學(xué)建設(shè)了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國(guó)推廣土壤源熱泵奠定了基礎(chǔ)。從XX年開(kāi)始，在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)春、濟(jì)南、溫州、重慶、米泉建立了1系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來(lái)越多的被房地產(chǎn)商所關(guān)注和采用。

鑒于國(guó)內(nèi)的國(guó)情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，我們對(duì)其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術(shù)改進(jìn)和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護(hù)大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場(chǎng)。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表?yè)Q熱可以自然恢復(fù)地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應(yīng)用比較有優(yōu)勢(shì)。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)伍的發(fā)展，鉆孔設(shè)備的完善，勢(shì)必會(huì)使造價(jià)大幅度降低，無(wú)疑會(huì)成為今后最有競(jìng)爭(zhēng)力空調(diào)方式。

3、本課題研究方案：

本課題屬于設(shè)計(jì)改造現(xiàn)有熱水系統(tǒng)，學(xué)校宿舍的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在改造中應(yīng)該充分考慮到：

1、 學(xué)生的定時(shí)供熱，需要的功率及系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題。

2、 屬于改造系統(tǒng)，要和現(xiàn)有的系統(tǒng)相結(jié)合。

3、 考慮到成本問(wèn)題，造價(jià)是否合理。

4、 在使用過(guò)程中維護(hù)的費(fèi)用及技術(shù)的要求是否合理。

5、 運(yùn)行的安全及噪音處理問(wèn)題。

6、 廢物的處理及環(huán)保問(wèn)題。

4、本課題研究的內(nèi)容：

廣西工學(xué)院北區(qū)5#的熱水供應(yīng)改裝。

1、該大樓空調(diào)工程包括：

1-6層的熱水供應(yīng)，所有宿舍。

2、設(shè)計(jì)參數(shù)：

每層有14個(gè)房間，每間8人，共6層。

3、柳州地區(qū)基本氣象參數(shù)：

根據(jù)物候報(bào)告，5月1號(hào)到10月1號(hào)之間為高溫區(qū)很少用熱水，寒假期間不用熱水

(1)、循環(huán)水換熱器的計(jì)算

(2)、土壤熱泵系統(tǒng)(gchp)的土壤換熱器設(shè)計(jì)

地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其選擇的形式是否合理，設(shè)計(jì)的是否正確，關(guān)系到整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)能否滿(mǎn)足要求和正常使用。

地下埋管換熱器設(shè)計(jì)主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長(zhǎng)及豎井?dāng)?shù)目、間距確定，管道阻力計(jì)算及水泵選型等

(3)、布置型式

目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場(chǎng)地大小、當(dāng)?shù)赝寥李?lèi)型以及挖掘成本，如果場(chǎng)地足夠大且無(wú)堅(jiān)硬巖石，則水平式較經(jīng)濟(jì);如果場(chǎng)地面積有限時(shí)則采用垂直式布置，很多場(chǎng)合下這是唯1的選擇。

盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會(huì)便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。

3.1 水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個(gè)較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應(yīng)用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)

近年來(lái)國(guó)外又新開(kāi)發(fā)了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點(diǎn)是使地溝長(zhǎng)度縮短，而可埋設(shè)的管子長(zhǎng)度增加。

3.2 垂直埋管

根據(jù)埋管形式的不同，1般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤(pán)管和大直徑螺旋盤(pán)管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設(shè)深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

1)u 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝u 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑1般在φ50mm 以下

2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25mm。其換熱效率較u 形管提高16。7%。缺點(diǎn)：⑴下管比較困難，初投資比u 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對(duì)中埋采用此種形式宜慎重。

(4)、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式：串聯(lián)方式和并聯(lián)方式

串聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是：①1個(gè)回路具有單1流通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出;

②串聯(lián)方式1般需采用較大直徑的管子，因此對(duì)于單位長(zhǎng)度埋管換熱量來(lái)講，串聯(lián)方式換熱性能略高于其缺點(diǎn)是：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;

②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;

③安裝勞動(dòng)成本增大;

④管路系統(tǒng)不能太長(zhǎng)，否則系統(tǒng)阻力損失太大。

并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低;

②所需防凍液少;

③安裝勞動(dòng)成本低。

其缺點(diǎn)是：①設(shè)計(jì)安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速較高，以充分排出空氣;

②各并聯(lián)管道的長(zhǎng)度盡量1致(偏差應(yīng)≤10%)，以保證每個(gè)并聯(lián)同的流量;

③確保每個(gè)并聯(lián)回路的進(jìn)口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達(dá)到此目的。

從國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐來(lái)看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多;淺埋管采用串聯(lián)方式的多

(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相

5.1 管材選擇

1般來(lái)講，1旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地下的管材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐性

⑴ 聚乙烯(pe)和聚丁烯(pb)國(guó)外地源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

⑵ pvc(聚氯乙烯)管的導(dǎo)熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此在地源熱泵系統(tǒng)中不推薦用pvc 管

⑶ 為了強(qiáng)化地下埋管的換熱，國(guó)外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實(shí)際應(yīng)用不多。

5.2 管件與連接

⑴熱熔聯(lián)接(承接聯(lián)接和對(duì)接聯(lián)接，對(duì)于小管徑常采用)

⑵電熔聯(lián)結(jié)

(6)、埋管管長(zhǎng)與埋管間距的確定

地下熱交換器長(zhǎng)度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等(可以通過(guò)熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得)。

6.1 水平埋管：確定管溝數(shù)目及間距

埋管管長(zhǎng)的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長(zhǎng)的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40w/m(管長(zhǎng))左右，;設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即20 w/m。

單溝單管埋管總長(zhǎng)具體計(jì)算公式如下：

其中l(wèi) ——埋管總長(zhǎng)，m

1 q ——冬季從土壤取出的熱量，kw，

分母“20”是每m 管長(zhǎng)冬季從土壤取出的熱量，w/m

第3篇

專(zhuān)題：總體設(shè)計(jì)

專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械工程

班 別：機(jī)自041

學(xué) 號(hào)：2

學(xué)生姓名：

指導(dǎo)教師：

完成時(shí)間： 2019年3月31日

學(xué)生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

----總體設(shè)計(jì)

1、選題的依據(jù)及意義：

1.依據(jù)：

進(jìn)入90年代后，我國(guó)的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應(yīng)用熱水供應(yīng)裝置，熱水供應(yīng)裝置已成為現(xiàn)代學(xué)校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應(yīng)緊張，供電部門(mén)開(kāi)始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術(shù)提到了議事日程。近年來(lái)，由于能源結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)了地源熱泵供熱機(jī)組的快速發(fā)展。

隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展，人類(lèi)對(duì)地源熱泵供熱技術(shù)也進(jìn)行了1系列的改進(jìn)，同時(shí)也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術(shù)，現(xiàn)在利用成熟的電子技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合的控制，并和太陽(yáng)能結(jié)合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護(hù)環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。

2.意義：

地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對(duì)穩(wěn)定的特性，，通過(guò)消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時(shí)，它還可供應(yīng)生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類(lèi)：

空氣源熱泵系統(tǒng) ( air-source heat pump) ASHP

水源熱泵系統(tǒng) (water- source heat pump) WSHP

地源熱泵系統(tǒng) (ground- source heat pump)GSHP

平時(shí)還有人把熱泵系統(tǒng)按照1次和2次介質(zhì)的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統(tǒng)

水 --- 空氣熱泵系統(tǒng)

水 --- 水熱泵系統(tǒng)

空氣---空氣熱泵系統(tǒng)

這些都是把熱源、熱匯以及空調(diào)系統(tǒng)的傳遞介質(zhì)也包括進(jìn)來(lái)分類(lèi)形成的。

為了和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，我們還是應(yīng)該依照國(guó)際慣例來(lái)命名。在1997年由美國(guó)的ASHRAE(美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì))統(tǒng)1了標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，無(wú)論是WSHP、GSHP都叫做GSHP--地源熱泵系統(tǒng)。

另外，為了讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：

土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)

地下水系統(tǒng)

地表水系統(tǒng)

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見(jiàn)下圖)

圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖

圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖

圖。1。3 地表水系統(tǒng)圖

圖。1。4 地下水系統(tǒng)圖

2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1。 地源熱泵的發(fā)展歷史

地源熱泵是1種先進(jìn)的技術(shù)，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)最先開(kāi)始于192019年，瑞士Zoelly提出了“地?zé)嵩礋岜?rdquo;的概念。1946年美國(guó)開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第1個(gè)地源熱泵系統(tǒng)，運(yùn)行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國(guó)的商用。1985年美國(guó)安裝地源熱泵14000臺(tái)，1997年則安裝了45000臺(tái)，目前已安裝了400000臺(tái)以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長(zhǎng)。1998年美國(guó)商用建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國(guó)家里更多的是利用淺層地?zé)豳Y源，來(lái)供熱或者取暖。上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的逐漸變得嚴(yán)重，在各個(gè)方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地?zé)嵩礊槟茉吹牡卦礋岜糜忠鹆巳藗兊闹匾暋Ｓ绕涫墙陙?lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，地源熱泵的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外的很多高校和研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了理論和實(shí)際應(yīng)用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國(guó)范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會(huì)。中國(guó)制冷學(xué)會(huì)第2專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主辦了“全國(guó)余熱制冷與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國(guó)應(yīng)用與發(fā)展問(wèn)題專(zhuān)家研討會(huì)”;中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋?zhuān)業(yè)委員會(huì)于1994年9月6日至8日在北京召開(kāi)了第4次全國(guó)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用研討會(huì);從90年代開(kāi)始，每屆全國(guó)暖通制冷學(xué)術(shù)年會(huì)上都有“熱泵應(yīng)用”的專(zhuān)題;2019年6月19～23日，中美地源熱泵技術(shù)交流會(huì)在北京召開(kāi)，會(huì)議介紹了地源熱泵技術(shù)，國(guó)外的應(yīng)用狀況和在中國(guó)的推廣;山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所與山東建筑學(xué)會(huì)熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)委員會(huì)聯(lián)合發(fā)起并承辦“國(guó)際地源熱泵新技術(shù)報(bào)告會(huì)”于2019年3月17日在山東建筑工程學(xué)院舉行，加強(qiáng)了國(guó)內(nèi)外地源熱泵先進(jìn)技術(shù)的交流。

2.地源熱泵在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：

目前在中國(guó)，地下水熱泵系統(tǒng)已開(kāi)始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機(jī)構(gòu)工程摸索和研究階段。

從有關(guān)調(diào)查來(lái)看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實(shí)現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并不容易做到。同時(shí)，還出現(xiàn)了大量不進(jìn)行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風(fēng)機(jī)盤(pán)管內(nèi)進(jìn)行空調(diào)。這樣做，1則污染水體，2則浪費(fèi)水資源。

鑒于國(guó)內(nèi)的國(guó)情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，我們對(duì)其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術(shù)改進(jìn)和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護(hù)大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場(chǎng)。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表?yè)Q熱可以自然恢復(fù)地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應(yīng)用比較有優(yōu)勢(shì)。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)伍的發(fā)展，鉆孔設(shè)備的完善，勢(shì)必會(huì)使造價(jià)大幅度降低，無(wú)疑會(huì)成為今后最有競(jìng)爭(zhēng)力空調(diào)方式。

3、本課題研究方案：

本課題屬于設(shè)計(jì)改造現(xiàn)有熱水系統(tǒng)，學(xué)校宿舍的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在改造中應(yīng)該充分考慮到：

1、 學(xué)生的定時(shí)供熱，需要的功率及系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題。

2、 屬于改造系統(tǒng)，要和現(xiàn)有的系統(tǒng)相結(jié)合。

3、 考慮到成本問(wèn)題，造價(jià)是否合理。

4、 在使用過(guò)程中維護(hù)的費(fèi)用及技術(shù)的要求是否合理。

5、 運(yùn)行的安全及噪音處理問(wèn)題。

6、 廢物的處理及環(huán)保問(wèn)題。

4、本課題研究的內(nèi)容：

廣西工學(xué)院北區(qū)5#的熱水供應(yīng)改裝。

1、該大樓空調(diào)工程包括：

1-6層的熱水供應(yīng)，所有宿舍。

2、設(shè)計(jì)參數(shù)：

每層有14個(gè)房間，每間8人，共6層。

3、柳州地區(qū)基本氣象參數(shù)：

根據(jù)物候報(bào)告，5月1號(hào)到10月1號(hào)之間為高溫區(qū)很少用熱水，寒假期間不用熱水

4、本課題具體研究?jī)?nèi)容：

(1)、循環(huán)水換熱器的計(jì)算

(2)、土壤熱泵系統(tǒng)(GCHP)的土壤換熱器設(shè)計(jì)

地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其選擇的形式是否合理，設(shè)計(jì)的是否正確，關(guān)系到整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)能否滿(mǎn)足要求和正常使用。

地下埋管換熱器設(shè)計(jì)主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長(zhǎng)及豎井?dāng)?shù)目、間距確定，管道阻力計(jì)算及水泵選型等

(3)、布置型式

目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場(chǎng)地大小、當(dāng)?shù)赝寥李?lèi)型以及挖掘成本，如果場(chǎng)地足夠大且無(wú)堅(jiān)硬巖石，則水平式較經(jīng)濟(jì);如果場(chǎng)地面積有限時(shí)則采用垂直式布置，很多場(chǎng)合下這是唯1的選擇。

盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會(huì)便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。

3。1 水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個(gè)較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應(yīng)用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)

近年來(lái)國(guó)外又新開(kāi)發(fā)了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點(diǎn)是使地溝長(zhǎng)度縮短，而可埋設(shè)的管子長(zhǎng)度增加。

3。2 垂直埋管

根據(jù)埋管形式的不同，1般有單U 形管，雙U 形管，套管式管，小直徑螺旋盤(pán)管和大直徑螺旋盤(pán)管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設(shè)深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

1)U 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，U 形管徑1般在φ50mm 以下

2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25mm。其換熱效率較U 形管提高16。7%。缺點(diǎn)：⑴下管比較困難，初投資比U 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對(duì)中埋采用此種形式宜慎重。

(4)、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式：串聯(lián)方式和并聯(lián)方式

串聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是：①1個(gè)回路具有單1流通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出;

②串聯(lián)方式1般需采用較大直徑的管子，因此對(duì)于單位長(zhǎng)度埋管換熱量來(lái)講，串聯(lián)方式換熱性能略高于

其缺點(diǎn)是：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;

②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;

③安裝勞動(dòng)成本增大;

④管路系統(tǒng)不能太長(zhǎng)，否則系統(tǒng)阻力損失太大。

并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低;

②所需防凍液少;

③安裝勞動(dòng)成本低。

其缺點(diǎn)是：①設(shè)計(jì)安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速較高，以充分排出空氣;

②各并聯(lián)管道的長(zhǎng)度盡量1致(偏差應(yīng)≤10%)，以保證每個(gè)并聯(lián)同的流量;

③確保每個(gè)并聯(lián)回路的進(jìn)口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達(dá)到此目的。

從國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐來(lái)看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多;淺埋管采用串聯(lián)方式的多

(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相

5。1 管材選擇

1般來(lái)講，1旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地下的管材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐性

⑶ 為了強(qiáng)化地下埋管的換熱，國(guó)外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實(shí)際應(yīng)用不多。

5。2 管件與連接

⑴熱熔聯(lián)接(承接聯(lián)接和對(duì)接聯(lián)接，對(duì)于小管徑常采用)

⑵電熔聯(lián)結(jié)

(6)、埋管管長(zhǎng)與埋管間距的確定

地下熱交換器長(zhǎng)度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等(可以通過(guò)熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得)。

6。1 水平埋管：確定管溝數(shù)目及間距

埋管管長(zhǎng)的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長(zhǎng)的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40W/m(管長(zhǎng))左右，;設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即20 W/m。

單溝單管埋管總長(zhǎng)具體計(jì)算公式如下：

其中L ——埋管總長(zhǎng)，m

1 Q ——冬季從土壤取出的熱量，Kw，

分母“20”是每m 管長(zhǎng)冬季從土壤取出的熱量，W/m