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大连交通大学2012届本科生毕业设计（论文）
专利总数287项，年平均为71.75项，是1989～1999年专利平均数的4.9倍。我国的同井回灌热泵系统、土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统的创新性成果均处于世界领先地位。
1.2热泵循环的热力学原理 1.2.1逆卡诺循环
理想的热泵循环是在恒温热源间工作的逆卡诺循环，图1-2所示是逆卡诺循环的温
熵图。工质在理想热泵中作等温膨胀自状态4变化到状态1，同时在TL温度下从低温热源中吸取热量；接着工质被等熵压缩至状态2，其温度由TL升高至 TH；随后工质被等温压缩至状态3，同时在TH温度下向高温热源放出热量；最后工质再经等熵膨胀回复到状态4，其温度也由TH降到TL，从而完成整个循环。由热力学可以证明，按逆卡诺循环工作的热泵的制冷系数为
COPh?THTH?TL （1-1）
图1-2 逆卡诺图
而且，在同样热源条件下理想的热泵循环具有最大的制热系数，因此它是同样热源条件下的实际循环的比较标准。
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1.2.2洛仑兹循环
在实际情况中，随着热源与工质之间热交换过程的进行，热泵的温度将会发生变化。对于工作在两个变温热源之间的理想热泵循环，可以用洛伦兹循环来描述。如图1-3所示，洛仑兹循环是由两个等熵过程和两个工质与热泵之间无温差的传热过程所组成。1-2表示等熵过程压缩过程；2-3表示工质的可逆放热过程，其温度由T2降到T3，而高温热源的温度由T3升高至T2；3-4表示等熵膨胀过程；4-1表示工质的可逆吸热过程，其温度由T4升高至T1。在洛仑兹循环中为了使工质与热泵之间实现无温差的热交换，必须采用理想的逆流式换热器。
图1-3 洛仑兹循环
由热力学可以证明，按洛仑兹循环工作的热泵的制冷系数，与在平均吸热温度平均放热温度
THmTLm和
间工作的逆卡诺循环制热系数相等，即
COPh?THmTHm?TLm
（1-2）
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1.3本系统工作原理
1.3.1本系统风源热泵的工作原理
图1-4为风源热泵系统简图，其内部结构主要由四个核心部件：压缩机，冷凝器，
膨胀阀，蒸发器组成。其工作流程是这样的：压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出，高温高压的冷媒气体流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。同时，在风扇的作用下，大量的空气流过蒸发器外表面，空气中的能量被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成冷气排进厨房。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。
图1-4 风源热泵系统简图
1.3.2西门子S7-200PLC的工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
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（一）输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （二）用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
（三）输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
1.3.3电磁式交流接触器的结构与原理
（1）结构：
接触器主要由电磁系统、触电系统、灭弧系统及其他系统组成。
?电磁系统：电磁系统包括电磁线圈和铁心，是接触器的重要组成部分，依靠它带动触电的闭合与断开。
②触电系统：触点是接触器的执行部分，包括主触点和辅助触点、主触电的作用是接通和分断主回路，控制较大的电流，而辅助触点是在控制回路中，以满足各种控制方式的要求。
③灭弧系统：灭弧装置用来保证触点断开电路时，产生的电弧可靠的熄灭，减少电弧对触点的损伤，为了迅速熄灭断开时的电弧，通常接触器都装有灭弧装置，一般采用半封
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