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摘 要：随着经济发展水平的不断提高，人们的生活状况也有了极大的改善，在这种情况下人们就对各种生活设施以及各种电器有了更高的要求。对于变频热泵热水器外机管路设计来说，它对整个热水器的工作运行状态以及噪音都有着非常重大的影响。本文将对变频热泵热水器外机管路设计对应力应变及噪音的影响，进行仔细的研究，通过分析变频热泵热水器外机管路设计对应力应变及噪音之间的关系，来制定出合理的解决措施。
关键词：变频热泵热水器；外机管路设计；对应力应变；噪音影响
引言
对于热水器来说，已经成为家家户户不可缺少的生活必须物，那么对于变频热泵热水器外机管路设计对于热水器性能的影响，这就需要进行一个科学的研究，通过研究分析，找出其中的关联性，这样就可以找出具体存在的问题，以便于提出更好地解决措施。本文主要讨论变频热泵热水器外机的管路设计不合理造成的管路失效，对运行过程中管路的受力情况进行分析，并通过合理的分析及理论分析对解决方案进行总结，来进一步减少变频热泵热水器外机管路设计对应力应变及噪音的影响，为人们提供更多优质的生活用具。
一、管径对管路应力的影响
首先对于变频热泵热水器外机管路设计来说，必须要充分考虑到管径对管路应力的影响。因为变频热泵热水器外机的整体的管路体系，在具体的运行过程中对其进行受力分析较为复杂，并且在分析的过程中不仅仅要充分考虑到一些具体管径的厚度、长度、弯曲度等等，这些都会对管路应力造成一定的影响。所以说，在对管径对管路应力的作用分析时，必须要充分考虑到更换管路后该截面受到内力的合力大小和方向不发生变化。这样才可以保证变频热泵热水器外机管路设计的过程中，减少对热水器正常功能的影响。
二、管路走管方式对整机应力的影响以及应对措施
（一）变频热泵热水器外机管路走管方式对整机应力的影响
首先，在变频热泵热水器的使用过程中，因为长期的使用，外机管路会出现断裂、甚至是破损的状况。尤其是在一些转弯处或者是折叠处，这些都会影响变频热泵热水器正常使用，同时也会对整机的应力产生一定的影响。其次，在变频热泵热水器的管型会对压缩机产生一定的束缚，如果管路按常规走管方式设计，沿压缩机的圆周采用三个U形管连接，这样就会大大加重了压缩机的工作负荷。所以必须要避免这种管路的设计，来进一步减少对压缩机的影响。最后，要注意管路的本身特性，可能会对整机应力产生一定的影响，必须要加以分析和解决。聚合物材料具有粘弹性，当应力被移除后，一部分功被用于摩擦效应而被转化成热能，这一过程可用应力应变曲线表示，曲线的横坐标是应变，纵坐标是外加的应力。曲线的形状反应材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程。这种应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线，它与载荷-变形曲线相似，只是坐标不同。如图所示：
（二）减少管路走管方式对整机应力的影响的措施
1.注意管路的舒展设计。首先对于外机管路出现断裂、甚至是破损的状况，可以采用以减小管路应力和改进焊接工艺为出发点，在管路设计的过程中，注意将这些地方进行一个良好的舒展，减少弯折的影响。如下图所示：
2. 增大管路截面面积。对于变频热泵热水器外机管路走管方式来说，可以在不改动管型和走管方式的前提下，对变频热泵热水器外机管路的截面面积进行增大设计，这样就可以进一步的减少对应力的阻力，提高变频热泵热水器的工作效率。
3.采用“U”形设计。在对变频热泵热水器外机管路进行设计的时候，可以在各个方向采取“U”形设计的方式，这样就可以增加管路的柔韧性，促进管路的正常运行。如下图所示：
4.充分运用管路特性。 管路的固有动力特性对管路的动态响应情况有较大影响，在管路设计时，应尽量避免管路系统的固有频率在压缩机工作频率或其倍频上，从而避免共振的发生。
三、变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响以及应对措施
（一）变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响
一般来说，变频热泵热水器的噪音来源，主要是来自于自身的压缩机出现问题，或者是其它的热泵产生的噪音。而本文主要研究的是变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响。简单来说，就是变频热泵热水器外机管路的设计，如果出现不合理的状况，也会产生一定的噪音。例如管路设计造成水泵叶片的振动，热泵的叶片一般情况下都是单级叶片，为了更好地使泵机运行特性得以提高，因此泵机转子部分的直径远远小于泵机叶轮叶片的直径，这就导致了变频送风机产生的不平衡质量以及惯性力矩都集中在叶轮叶片上，因此在设计的时候叶轮叶片一般设计成对称结构。但是由于叶片的制造误差，一般情况下叶轮叶片很难做到完全对称，再加上有时泵机要进行高速运转，这就造成了巨大的惯性力矩。惯性力矩传递到叶片上以及曲轴上都会造成变频送风机振动过大。 还有可能是变频热泵热水器外机管路的设计，使得泵机内部缺少润滑由于泵机的运行特性，导致泵机的工作不是完全固定的，从并且使得只用一个曲轴来尽可能地减小从泵机的设计点这个工作是不稳定的，可能通过这种不均匀带来了能量损耗。而泵机内部的旋转机械在长期的运转过程中，缺少润滑会导致旋转机械之间的剧烈摩擦，这种摩擦不仅仅损害了机械设备，同时也会造成水泵的效率大大降低。这样一来，就会使得变频热泵热水器的噪音大大增加。
（二）减少变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响的措施
对于变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响来说，必须要结合具体的解决措施来减少噪音的影响，促进变频热泵热水器的合理使用。管路设计、应力应变和噪音三者关系，从设计经验来看，应力应变变大管路的震动也变大相应由震动产生的噪音也大，管路的设计好坏影响应力应变和噪音，从经验值来看管路设计好坏噪音相差3-5分贝，所以可以采取以下措施：
1.安装位置的选择。首先，在变频热泵热水器外机管路设计的时候，要注意尽量在远离房间的地方进行安装，这样产生的噪音就不会对人们产生巨大的噪音影响，或与相邻的房间之间加隔声屏，但应注意隔声屏不应阻碍通风气流的流通。所以说，通过对在变频热泵热水器外机管路安装位置的设计，来达到降低噪音的目的。 2.采用管路固定装置。一般来说，变频热泵热水器外机管路都会选择安装在室外，那么如果遇到一些极端天气就会对管路造成晃动，这样一来就会产生噪音，对人们的生活产生影响。所以说，通过安装一些固定装置，可以稳定变频热泵热水器外机管路，减少噪音的产生。
3. 注意变频热泵热水器外机管路的水平放置。如果在安装过程中，外机没有水平放置，就会导致运行时工质铜管与外壳发生碰撞，或机箱内的扇叶产生摩擦，产生较大的噪音不仅影响周围住户的休息，还会影响机组使用寿命，造成故障。只有进行正确、科学的安装，才能减少机组运行时噪音的产生，保障机组正常运行，也降低噪音对住户的影响。
4.安装一些减噪装置。对于那些变频热泵热水器外机管路设计已经安装完毕的住户，可以选择安装一些减噪设施，这样就可以很好的降低噪音对于人们的影响。通过这些减噪装置的安装，可以在很大程度上减少噪音对于居住环境的影响，提高人们的生活质量。
结语：通过本文的研究发现，在对变频热泵热水器外机管路设计对应力应变以及噪音的影响过程中分析得出，如果对变频热泵热水器外机管路进行良好的设计，可以进一步提高变频热泵热水器的工作性能，提高使用寿命。同时本文也对一些经常发生的问题进行了一定的分析，并提出了一些减少噪音的具体办法，希望可以为今后的研究提供一个理论基础。
参考文献
[1]秦富友；王三保；王培萍；李伟然；贾现伟；；光管和外螺纹管换热器的换热性能比较[J]；化学工程与装备；2011年01期
[2] 张华俊；陈伟；李勇；；空气源热泵热水器研究与发展前景[J]；中国建设信息供热制冷；2012年08期
[3] 撒卫华；薛学营；；溴化锂第一类吸收式热泵的原理及应用[A]；中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C]；2011年
[4] 沈建芳；变频技术在白色家电中的应用[J]；家用电器科技；2011年06期
[5] 洪丹丹；姜周曙；王剑；何炜；；触摸屏与PLC在热泵热水器控制器的应用[A]；制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C]；2011年
[6] 武文彬；多功能热泵空调热水器理论分析与实验研究[D]；东南大学；2011年
关键词：变频热泵热水器；外机管路设计；对应力应变；噪音影响
引言
对于热水器来说，已经成为家家户户不可缺少的生活必须物，那么对于变频热泵热水器外机管路设计对于热水器性能的影响，这就需要进行一个科学的研究，通过研究分析，找出其中的关联性，这样就可以找出具体存在的问题，以便于提出更好地解决措施。本文主要讨论变频热泵热水器外机的管路设计不合理造成的管路失效，对运行过程中管路的受力情况进行分析，并通过合理的分析及理论分析对解决方案进行总结，来进一步减少变频热泵热水器外机管路设计对应力应变及噪音的影响，为人们提供更多优质的生活用具。
一、管径对管路应力的影响
首先对于变频热泵热水器外机管路设计来说，必须要充分考虑到管径对管路应力的影响。因为变频热泵热水器外机的整体的管路体系，在具体的运行过程中对其进行受力分析较为复杂，并且在分析的过程中不仅仅要充分考虑到一些具体管径的厚度、长度、弯曲度等等，这些都会对管路应力造成一定的影响。所以说，在对管径对管路应力的作用分析时，必须要充分考虑到更换管路后该截面受到内力的合力大小和方向不发生变化。这样才可以保证变频热泵热水器外机管路设计的过程中，减少对热水器正常功能的影响。
二、管路走管方式对整机应力的影响以及应对措施
（一）变频热泵热水器外机管路走管方式对整机应力的影响
首先，在变频热泵热水器的使用过程中，因为长期的使用，外机管路会出现断裂、甚至是破损的状况。尤其是在一些转弯处或者是折叠处，这些都会影响变频热泵热水器正常使用，同时也会对整机的应力产生一定的影响。其次，在变频热泵热水器的管型会对压缩机产生一定的束缚，如果管路按常规走管方式设计，沿压缩机的圆周采用三个U形管连接，这样就会大大加重了压缩机的工作负荷。所以必须要避免这种管路的设计，来进一步减少对压缩机的影响。最后，要注意管路的本身特性，可能会对整机应力产生一定的影响，必须要加以分析和解决。聚合物材料具有粘弹性，当应力被移除后，一部分功被用于摩擦效应而被转化成热能，这一过程可用应力应变曲线表示，曲线的横坐标是应变，纵坐标是外加的应力。曲线的形状反应材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程。这种应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线，它与载荷-变形曲线相似，只是坐标不同。如图所示：
（二）减少管路走管方式对整机应力的影响的措施
1.注意管路的舒展设计。首先对于外机管路出现断裂、甚至是破损的状况，可以采用以减小管路应力和改进焊接工艺为出发点，在管路设计的过程中，注意将这些地方进行一个良好的舒展，减少弯折的影响。如下图所示：
2. 增大管路截面面积。对于变频热泵热水器外机管路走管方式来说，可以在不改动管型和走管方式的前提下，对变频热泵热水器外机管路的截面面积进行增大设计，这样就可以进一步的减少对应力的阻力，提高变频热泵热水器的工作效率。
3.采用“U”形设计。在对变频热泵热水器外机管路进行设计的时候，可以在各个方向采取“U”形设计的方式，这样就可以增加管路的柔韧性，促进管路的正常运行。如下图所示：
4.充分运用管路特性。 管路的固有动力特性对管路的动态响应情况有较大影响，在管路设计时，应尽量避免管路系统的固有频率在压缩机工作频率或其倍频上，从而避免共振的发生。
三、变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响以及应对措施
（一）变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响
一般来说，变频热泵热水器的噪音来源，主要是来自于自身的压缩机出现问题，或者是其它的热泵产生的噪音。而本文主要研究的是变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响。简单来说，就是变频热泵热水器外机管路的设计，如果出现不合理的状况，也会产生一定的噪音。例如管路设计造成水泵叶片的振动，热泵的叶片一般情况下都是单级叶片，为了更好地使泵机运行特性得以提高，因此泵机转子部分的直径远远小于泵机叶轮叶片的直径，这就导致了变频送风机产生的不平衡质量以及惯性力矩都集中在叶轮叶片上，因此在设计的时候叶轮叶片一般设计成对称结构。但是由于叶片的制造误差，一般情况下叶轮叶片很难做到完全对称，再加上有时泵机要进行高速运转，这就造成了巨大的惯性力矩。惯性力矩传递到叶片上以及曲轴上都会造成变频送风机振动过大。 还有可能是变频热泵热水器外机管路的设计，使得泵机内部缺少润滑由于泵机的运行特性，导致泵机的工作不是完全固定的，从并且使得只用一个曲轴来尽可能地减小从泵机的设计点这个工作是不稳定的，可能通过这种不均匀带来了能量损耗。而泵机内部的旋转机械在长期的运转过程中，缺少润滑会导致旋转机械之间的剧烈摩擦，这种摩擦不仅仅损害了机械设备，同时也会造成水泵的效率大大降低。这样一来，就会使得变频热泵热水器的噪音大大增加。
（二）减少变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响的措施
对于变频热泵热水器外机管路设计对噪音的影响来说，必须要结合具体的解决措施来减少噪音的影响，促进变频热泵热水器的合理使用。管路设计、应力应变和噪音三者关系，从设计经验来看，应力应变变大管路的震动也变大相应由震动产生的噪音也大，管路的设计好坏影响应力应变和噪音，从经验值来看管路设计好坏噪音相差3-5分贝，所以可以采取以下措施：
1.安装位置的选择。首先，在变频热泵热水器外机管路设计的时候，要注意尽量在远离房间的地方进行安装，这样产生的噪音就不会对人们产生巨大的噪音影响，或与相邻的房间之间加隔声屏，但应注意隔声屏不应阻碍通风气流的流通。所以说，通过对在变频热泵热水器外机管路安装位置的设计，来达到降低噪音的目的。 2.采用管路固定装置。一般来说，变频热泵热水器外机管路都会选择安装在室外，那么如果遇到一些极端天气就会对管路造成晃动，这样一来就会产生噪音，对人们的生活产生影响。所以说，通过安装一些固定装置，可以稳定变频热泵热水器外机管路，减少噪音的产生。
3. 注意变频热泵热水器外机管路的水平放置。如果在安装过程中，外机没有水平放置，就会导致运行时工质铜管与外壳发生碰撞，或机箱内的扇叶产生摩擦，产生较大的噪音不仅影响周围住户的休息，还会影响机组使用寿命，造成故障。只有进行正确、科学的安装，才能减少机组运行时噪音的产生，保障机组正常运行，也降低噪音对住户的影响。
4.安装一些减噪装置。对于那些变频热泵热水器外机管路设计已经安装完毕的住户，可以选择安装一些减噪设施，这样就可以很好的降低噪音对于人们的影响。通过这些减噪装置的安装，可以在很大程度上减少噪音对于居住环境的影响，提高人们的生活质量。
结语：通过本文的研究发现，在对变频热泵热水器外机管路设计对应力应变以及噪音的影响过程中分析得出，如果对变频热泵热水器外机管路进行良好的设计，可以进一步提高变频热泵热水器的工作性能，提高使用寿命。同时本文也对一些经常发生的问题进行了一定的分析，并提出了一些减少噪音的具体办法，希望可以为今后的研究提供一个理论基础。
参考文献
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[6] 武文彬；多功能热泵空调热水器理论分析与实验研究[D]；东南大学；2011年