有限元分析在空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探究

徐 豐

杭州康泉熱水器有限公司 浙江 杭州 310018

空氣源熱泵熱水器是當(dāng)前我國建筑系統(tǒng)施工中使用的重要熱水器裝置,對于現(xiàn)代居民生活而言也有一定的影響,而在現(xiàn)代化節(jié)能建設(shè)過程中,要求對熱水器結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的建設(shè)優(yōu)化,實現(xiàn)熱水器裝置節(jié)能設(shè)計以及功能性優(yōu)化。其中包括對壓縮機(jī)、管道以及換熱裝置的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計,確?？諝庠礋岜脽崴鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理。而在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,傳統(tǒng)的設(shè)計方法還存在一定的問題,影響到熱水器的設(shè)計效果。所以,在空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,還應(yīng)該注重對其結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進(jìn)行優(yōu)化,確保其設(shè)計展開更加有效,提升設(shè)計效果。

1 空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題分析

在空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,其設(shè)計內(nèi)容相對比較復(fù)雜,主要包括對熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計,壓縮機(jī)、高能換熱裝置等核心裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對其管路等完成優(yōu)化設(shè)計。但是在傳統(tǒng)的空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計過程中,其核心設(shè)計方法存在有一定的問題,其設(shè)計方法計算精度不夠高、設(shè)計方法的設(shè)計效率也相對比較差,影響到空氣源熱泵熱水器的組織性能。

首先,使用傳統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,容易造成零件設(shè)計不合理的問題,在實際的熱水器使用中,經(jīng)常出現(xiàn)零件松動、零件脫落、零件損壞等問題,嚴(yán)重影響到熱水器結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果。

其次,使用傳統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,其管路結(jié)構(gòu)受到的影響非常大。管路結(jié)構(gòu)的使用壽命相對比較低。如,在其設(shè)計中缺乏對壓縮機(jī)的振動因素考慮,熱水器壓縮機(jī)裝置的振動較大,從而導(dǎo)致管路也出現(xiàn)共同振動現(xiàn)象,對于熱水器管路的工作運(yùn)行也造成了不良的影響,導(dǎo)致管路出現(xiàn)振動損壞等相關(guān)問題,影響到實際的工作效果。

2 有限元分析設(shè)計方法

有限元分析設(shè)計方法是當(dāng)前設(shè)計領(lǐng)域中應(yīng)用的重要方法,其在實際的應(yīng)用過程中,主要是完成靜態(tài)和動態(tài)的物理分析,在其設(shè)計中,完成對物理幾何模型的設(shè)計分析,同時也需要完成對平衡方式的設(shè)計效果管控,確保設(shè)計展開更加合理。而在其設(shè)計分析中也同時使用線形點(diǎn)數(shù)的方法進(jìn)行求解學(xué)習(xí)。

有限元設(shè)計方法在實際的應(yīng)用過程中,主要完成預(yù)處理模型設(shè)計以及模型計算分析調(diào)整等步驟,通過各項技術(shù)應(yīng)用調(diào)整,完成對預(yù)處理的有效控制,也能夠最大程度上提升有限元的分析處理效果。有限元分析方法能夠完成高精度的設(shè)計計算,確保其分析計算更有效果,也實現(xiàn)了高精度的設(shè)計管控,確保結(jié)構(gòu)設(shè)計更加優(yōu)化。

3 有限元分析方法在熱水器設(shè)計中的合理應(yīng)用

3.1 案例分析 本文研究過程中,針對XX空調(diào)企業(yè)的空氣源熱泵熱水器有限元設(shè)計進(jìn)行分析,確保其設(shè)計展開更加合理。在其熱水器進(jìn)行設(shè)計過程中,主要完成模型建立和分析等多個步驟,以下是對有限元設(shè)計分析方法的具體應(yīng)用。

3.2 有限元分析方法的具體應(yīng)用分析

(1)模型建立分析。在有限元分析方法應(yīng)用過程中,完成其模型建立非常關(guān)鍵,一定程度上也關(guān)系到模型建立的應(yīng)用效果。在XX空調(diào)企業(yè)進(jìn)行空氣源熱泵熱水器設(shè)計過程中,就完成了熱水器的三維模型建立。在實際的設(shè)計過程中,主要采用ANSYS軟件進(jìn)行設(shè)計。其模型設(shè)計中,主要包括高效換熱裝置設(shè)計、排氣管組件設(shè)計、壓縮機(jī)裝置設(shè)計、進(jìn)出水管設(shè)計、吸氣管設(shè)計、企業(yè)分離裝置設(shè)計等多方面設(shè)計內(nèi)容,確保設(shè)計展開更加優(yōu)化,也能夠最大程度上提升設(shè)計效果。在其模型建立中,主要完成了對傳統(tǒng)熱水器的銅管道規(guī)格調(diào)整,其中調(diào)整前的管道壁主要使用6、7、8號銅管、將每個管道的壁厚都縮短0.05mm,實現(xiàn)對管道的控制,確保其設(shè)計應(yīng)用更加有效,也能夠最大程度上提升管道壁厚的設(shè)計效果,確保技術(shù)應(yīng)用更加合理,也能夠最大程度上提升技術(shù)應(yīng)用效果。

(2)完成前處理。在空氣源熱泵熱水器有限元設(shè)計方法應(yīng)用分析中,還完成了空調(diào)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的前處理工作分析,實際的系統(tǒng)處理中,主要是針對材料性能進(jìn)行前處理、其中主要包括銅材料、鋼材料以及橡膠材料進(jìn)行有限元設(shè)計分析,通過設(shè)計分析完成對其各項材料的參數(shù)需求設(shè)計。①要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的銅材料彈性模量為108Gpa、泊松比為0.34、密度為8900kg/m3。②要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的鋼材料彈性模量為200Gpa、泊松比為0.3、密度為7850kg/m3。③要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的銅材料彈性模量為0.01Gpa、泊松比為0.49、密度為2000kg/m3。通過前處理模型設(shè)計,確保其管道設(shè)計更有效果,也能夠最大程度上提升設(shè)計質(zhì)量。

(3)靜力學(xué)計算展開。在空氣源熱泵熱水器有限元設(shè)計方法應(yīng)用分析中還需要完成對結(jié)構(gòu)設(shè)計的靜力學(xué)分析,通過設(shè)計的靜力學(xué)分析計算,確保結(jié)構(gòu)設(shè)計更加有效。在本次有限元設(shè)計分析中,主要是針對管道運(yùn)輸工況進(jìn)行設(shè)計分析,應(yīng)用ANSYS軟件對于其運(yùn)行過程中的顛振、啟停以及轉(zhuǎn)彎等工況加速度進(jìn)行設(shè)計分析。在其顛振工況加速度度上下30m/s2。通過合理的工況設(shè)計,確保其技術(shù)應(yīng)用更加有效,提升空氣源熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。

另外,在實際的ANSYS軟件有限元分析應(yīng)用中,還包括對四通閥、排氣管、氣分以及吸氣管等裝置的有限元分析進(jìn)行設(shè)計應(yīng)用,具體的設(shè)計展開過程中,應(yīng)該做好管道的合理設(shè)計效果,確保實際的設(shè)計應(yīng)用更加合理,最大程度上提升設(shè)計效果,解決空調(diào)系統(tǒng)的振動問題[3]。

結(jié)束語

本文筆者以XX企業(yè)的空氣源熱泵熱水器有限元設(shè)計為例,闡述了其空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重要方法,希望能夠?qū)崴鹘Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有所幫助。