熱泵工作原理及評價.ppt

第二章熱泵工作原理及經(jīng)濟性評價 第一節(jié)熱泵的工作原理 熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量 并把它傳遞給被加熱的對象 與制冷機相比相同點 都是按熱機逆循環(huán)工作不同點 工作溫度范圍不同 原理 TA為環(huán)境溫度 T0為低溫物體溫度 Th為高溫物體溫度 原理 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 當(dāng)以高位能作補償條件時 熱量是可以從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的 因而熱泵循環(huán)中 為了向被加熱的對象供熱 就必須消耗高位能 功或高位熱能 一 蒸氣壓縮式熱泵的工作原理 蒸氣壓縮式的理論循環(huán) 蒸氣壓縮式熱泵的理論循環(huán)是在兩相區(qū)的逆卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上改造而成 二 布雷頓 Bragton 熱泵循環(huán) 1844年美國人高里 J Gorrie 制造了利用空氣作工質(zhì)的氣體壓縮式制冷機 最早的空氣制冷機是封閉的布雷頓循環(huán) 布雷頓循環(huán) 封閉的布雷頓熱泵循環(huán)流程圖 布雷頓熱泵理論循環(huán)的P V圖與T S圖 布雷頓熱泵循環(huán) 布雷頓熱泵理論循環(huán)應(yīng)具有如下條件 氣體在壓縮機與膨脹機中的壓縮和膨脹過程都是等熵過程 氣體與被冷卻物和加熱物體之間必須在無溫差情況下相互傳熱 不計氣體在高壓熱交換器與低壓熱交換器中流動阻力損失 三 吸收式熱泵理論循環(huán) 與蒸汽壓縮式熱泵不同的是 壓縮式熱泵靠消耗機械功 而吸收式以消耗熱能來完成 吸收式熱泵系統(tǒng)原理圖 吸收式制冷系統(tǒng)的組成 組成設(shè)備 吸收器 吸收制冷劑蒸氣 發(fā)生器 加熱 釋放制冷劑蒸氣 溶液泵 加壓作用 節(jié)流閥 節(jié)流降壓 溶液熱交換器 內(nèi)部能量利用 提高效率 2 循環(huán) 制冷劑循環(huán)溶液循環(huán) 相當(dāng)于壓縮機的作用壓縮機消耗機械能溶液循環(huán)消耗熱能 少量泵功 3 工質(zhì)對1 工質(zhì)對 二元溶液 兩種可以相互吸收的物質(zhì)形成的溶液 2 吸收式熱泵常用工質(zhì)對 溴化鋰水溶液 氨水溶液3 工質(zhì)對的要求 兩種物質(zhì)互溶性好 且具有不同的沸點低沸點組分 制冷劑 水 100 氨 33 4 高沸點組分 吸收劑 溴化鋰 1265 水 100 吸收式熱泵理論循環(huán) 有溶液熱交換器的吸收式熱泵圖示 吸收式熱泵理論循環(huán) 有無溶液熱交換器的吸收式熱泵工作熱力性能的比較 單效溴化鋰吸收式熱泵的工作流程 低溫水源 熱媒水進 P 熱媒水出 高溫?zé)嵩?吸收式熱泵與蒸氣壓縮式熱泵相比 1 可以利用各種熱能驅(qū)動 2 節(jié)約用電 平衡熱電站的熱電負荷 3 吸收式熱泵結(jié)構(gòu)簡單 運行時無振動和噪聲 4 常用制冷劑為水或氨 對環(huán)境和臭氧層無害 5 吸收式熱泵供熱性能系數(shù)低于蒸氣壓縮式熱泵 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) BCHP 原理圖 蒸汽噴射式熱泵理論循環(huán) 蒸氣噴射式熱泵同吸收式熱泵一樣 是靠消耗熱能來提取低位熱源中的熱量進行供熱的設(shè)備 它具有結(jié)構(gòu)簡單 幾乎沒有機械運動部件 價格低廉 操作方便 經(jīng)久耐用等優(yōu)點 因此 盡管噴射式熱泵熱效率低 仍引起了人們的興趣 蒸汽噴射式熱泵工作原理 蒸汽噴射式熱泵系統(tǒng)組成 蒸汽噴射式熱泵工作原理 用噴射器代替壓縮機驅(qū)動系統(tǒng)工作 噴射器由噴嘴 混合室 擴壓管等部分組成 推動工質(zhì)循環(huán)的動力是高壓蒸汽 加入的有用能為熱能 溫差電熱泵 溫差電熱泵 又稱熱電熱泵 帕爾帖熱泵 是建立在帕爾帖效應(yīng)的原理上的 當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體 電子型 和一塊型導(dǎo)體 空穴型 聯(lián)結(jié)成電偶 在這個電路中接上一個直流電源 并流過電流時 就發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移 在一個接頭上放出熱量 而在另一個接頭上吸收熱量 這種現(xiàn)象叫做帕爾帖效應(yīng) 溫差電熱泵 熱電式熱泵示意圖 電流改變方向 吸 排熱端也相應(yīng)易位 化學(xué)熱泵 化學(xué)熱泵是一種新型熱泵 所謂化學(xué)熱泵 廣義來說是指利用化學(xué)現(xiàn)象的熱泵 狹義來說則是指利用熱化學(xué)反應(yīng)的熱泵 實際的化學(xué)熱泵一般有三種型式 蓄熱型增熱型升