有限元分析在空氣源熱泵熱水器結構設計中的應用探究

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前我國建筑系統施工中使用的重要熱水器裝置,對于現代居民生活而言也有一定的影響,而在現代化節能建設過程中,要求對熱水器結構進行合理的建設優化,實現熱水器裝置節能設計以及功能性優化。其中包括對壓縮機、管道以及換熱裝置的合理結構設計,確保空氣源熱泵熱水器結構設計更加合理。而在實際的結構設計過程中,傳統的設計方法還存在一定的問題,影響到熱水器的設計效果。所以,在空氣源熱泵熱水器結構設計過程中,還應該注重對其結構設計方法進行優化,確保其設計展開更加有效,提升設計效果。

1 空氣源熱泵熱水器結構設計中存在的問題分析

在空氣源熱泵熱水器結構設計過程中,其設計內容相對比較復雜,主要包括對熱泵熱水器結構設計,壓縮機、高能換熱裝置等核心裝置的結構設計,并對其管路等完成優化設計。但是在傳統的空氣源熱泵熱水器結構進行設計過程中,其核心設計方法存在有一定的問題,其設計方法計算精度不夠高、設計方法的設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,使用傳統的設計方法進行空氣源熱泵熱水器結構設計過程中,容易造成零件設計不合理的問題,在實際的熱水器使用中,經常出現零件松動、零件脫落、零件損壞等問題,嚴重影響到熱水器結構的設計效果。

其次,使用傳統的設計方法進行空氣源熱泵熱水器結構設計過程中,其管路結構受到的影響非常大。管路結構的使用壽命相對比較低。如,在其設計中缺乏對壓縮機的振動因素考慮,熱水器壓縮機裝置的振動較大,從而導致管路也出現共同振動現象,對于熱水器管路的工作運行也造成了不良的影響,導致管路出現振動損壞等相關問題,影響到實際的工作效果。

2 有限元分析設計方法

有限元分析設計方法是當前設計領域中應用的重要方法,其在實際的應用過程中,主要是完成靜態和動態的物理分析,在其設計中,完成對物理幾何模型的設計分析,同時也需要完成對平衡方式的設計效果管控,確保設計展開更加合理。而在其設計分析中也同時使用線形點數的方法進行求解學習。

有限元設計方法在實際的應用過程中,主要完成預處理模型設計以及模型計算分析調整等步驟,通過各項技術應用調整,完成對預處理的有效控制,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計計算,確保其分析計算更有效果,也實現了高精度的設計管控,確保結構設計更加優化。

3 有限元分析方法在熱水器設計中的合理應用

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

3.2 有限元分析方法的具體應用分析

(1)模型建立分析。在有限元分析方法應用過程中,完成其模型建立非常關鍵,一定程度上也關系到模型建立的應用效果。在XX空調企業進行空氣源熱泵熱水器設計過程中,就完成了熱水器的三維模型建立。在實際的設計過程中,主要采用ANSYS軟件進行設計。其模型設計中,主要包括高效換熱裝置設計、排氣管組件設計、壓縮機裝置設計、進出水管設計、吸氣管設計、企業分離裝置設計等多方面設計內容,確保設計展開更加優化,也能夠最大程度上提升設計效果。在其模型建立中,主要完成了對傳統熱水器的銅管道規格調整,其中調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,實現對管道的控制,確保其設計應用更加有效,也能夠最大程度上提升管道壁厚的設計效果,確保技術應用更加合理,也能夠最大程度上提升技術應用效果。

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

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

另外,在實際的ANSYS軟件有限元分析應用中,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行設計應用,具體的設計展開過程中,應該做好管道的合理設計效果,確保實際的設計應用更加合理,最大程度上提升設計效果,解決空調系統的振動問題[3]。

結束語

本文筆者以XX企業的空氣源熱泵熱水器有限元設計為例,闡述了其空調系統設計的重要方法,希望能夠對熱水器結構優化設計有所幫助。