第3章余熱利用技術(shù)

1、第第3 3章章 余熱利用技術(shù)余熱利用技術(shù)本章主要內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 蒸汽回收利用第三節(jié) 凝結(jié)水回收利用第四節(jié) 常壓二次蒸汽回收利用第五節(jié) 熱泵技術(shù)及應(yīng)用第六節(jié) 熱管技術(shù)及應(yīng)用第七節(jié) 板式換熱器的應(yīng)用第八節(jié) 典型行業(yè)的余熱利用考綱要求所在節(jié)所在節(jié)考試標準考試標準適用范圍適用范圍要求要求內(nèi)容內(nèi)容3.1 概述概述識記識記余熱資源的概念余熱資源的概念余熱資源的分類余熱資源的分類余熱利用的余熱利用的原則原則領(lǐng)會領(lǐng)會余熱余熱利用應(yīng)利用應(yīng)注意的問題注意的問題3.2蒸汽回收利用蒸汽回收利用識記識記蒸汽回收利用的蒸汽回收利用的方式方式領(lǐng)會領(lǐng)會蒸汽回收原理蒸汽回收原理3.3凝結(jié)水回收利凝結(jié)水回收利用用識記識記

2、蒸汽疏水器必需具有的能力和性質(zhì)蒸汽疏水器必需具有的能力和性質(zhì)蒸汽疏水器的分類蒸汽疏水器的分類冷凝水回收系統(tǒng)類型及最佳回收利用方式冷凝水回收系統(tǒng)類型及最佳回收利用方式領(lǐng)會領(lǐng)會按防汽蝕原理分類，凝結(jié)水回收裝置類型按防汽蝕原理分類，凝結(jié)水回收裝置類型應(yīng)用應(yīng)用凝結(jié)水回收技術(shù)的選擇凝結(jié)水回收技術(shù)的選擇考綱要求考綱要求所在節(jié)所在節(jié)考試標準考試標準適用范圍適用范圍要求要求內(nèi)容內(nèi)容3.4常壓二次蒸汽常壓二次蒸汽回收利用回收利用識記識記常壓二次蒸汽主要汽源類型常壓二次蒸汽主要汽源類型3.5熱泵技術(shù)及熱泵技術(shù)及應(yīng)應(yīng)用用識記識記熱泵的概念及熱泵的概念及技術(shù)技術(shù)特點特點領(lǐng)會領(lǐng)會壓縮式熱泵、吸收式熱泵的原理及構(gòu)成壓縮式

3、熱泵、吸收式熱泵的原理及構(gòu)成應(yīng)用應(yīng)用熱泵熱泵cop值的計算值的計算熱泵在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用熱泵在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用3.6熱管技術(shù)及應(yīng)熱管技術(shù)及應(yīng)用用識記識記熱管的概念及組成熱管的概念及組成領(lǐng)會領(lǐng)會熱管原理熱管原理應(yīng)用應(yīng)用熱管在熱管在工業(yè)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用3.7板式換熱器的板式換熱器的應(yīng)用應(yīng)用識記識記板式換熱器的板式換熱器的概念及概念及特點特點領(lǐng)會領(lǐng)會板式換熱器選型時應(yīng)注意的問題板式換熱器選型時應(yīng)注意的問題教師導(dǎo)讀 我國工業(yè)企業(yè)的余熱利用潛力很大，余熱利用在當前節(jié)約能源中占重要地位。余熱資源的回收利用，要求工藝上需要，技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理和保護環(huán)境。如何應(yīng)用當代最新科學(xué)技術(shù)，充分利用余熱資源是本節(jié)的

4、主要內(nèi)容。本章介紹余熱資源回收利用的常用節(jié)能技術(shù)的原理和應(yīng)用，對蒸汽回收利用、凝結(jié)水回收利用、二次蒸汽回收利用熱泵技術(shù)、熱管技術(shù)、板式換熱器技術(shù)等余熱利用技術(shù)原理及應(yīng)用進行了深入介紹。最后對余熱利用典型節(jié)能技術(shù)實例進行了介紹。本章的重點為：余熱資源的分類，各種余熱資源利用的主要方法，余熱利用的典型節(jié)能技術(shù)原理和應(yīng)用。本章的難點是：蒸汽凝結(jié)水回收利用技術(shù)、熱泵技術(shù)。3.1 3.1 概述概述余熱資源概念余熱資源概念(p7172)(p7172)：指在指在目前條件目前條件下有可能回收和重復(fù)利用而下有可能回收和重復(fù)利用而尚未回收利用尚未回收利用的那部的那部分能量。余熱資源的利用不僅決定于能量本身的品位，

5、還決定于生產(chǎn)發(fā)展情況和科學(xué)技分能量。余熱資源的利用不僅決定于能量本身的品位，還決定于生產(chǎn)發(fā)展情況和科學(xué)技術(shù)水平，也就是說，利用這些能量在技術(shù)上應(yīng)是可行的，在經(jīng)濟上也必須是合理的。術(shù)水平，也就是說，利用這些能量在技術(shù)上應(yīng)是可行的，在經(jīng)濟上也必須是合理的。余熱資源的分類（余熱資源的分類（p72p74)p72p74)：按余熱資源的來源不同可劃分為如下六類：按余熱資源的來源不同可劃分為如下六類：高溫煙氣的高溫煙氣的余熱；余熱；高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱；高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱；冷卻介質(zhì)的余熱；冷卻介質(zhì)的余熱；可燃廢氣、廢液和廢料的余熱可燃廢氣、廢液和廢料的余熱；廢汽、廢水余熱；廢汽、廢水余熱；化學(xué)反應(yīng)余熱?；?/p>

6、學(xué)反應(yīng)余熱。按溫度劃分為如下三類：按溫度劃分為如下三類：高溫余熱，指溫度高于高溫余熱，指溫度高于500500的余熱資源；的余熱資源；中溫余熱，中溫余熱，溫度在溫度在200500200500之間的余熱資源。之間的余熱資源。低溫余熱，溫度低于低溫余熱，溫度低于200200煙氣及低于煙氣及低于100100的液體的液體屬于低溫余熱資源。屬于低溫余熱資源。3.1 3.1 概述概述余熱利用的原則及應(yīng)注意的問題（p76p78): 余熱的回收利用方法，隨余熱資源的不同而各不相同。余熱利用的方法總體可分為熱回收和動力回收兩大類。通常進行回收余熱的原則如下。 對于排出高溫煙氣的各種熱設(shè)備，其余熱應(yīng)優(yōu)先由本設(shè)備或本

7、系統(tǒng)加以利用。 在余熱余能無法回收用于加熱設(shè)備本身，或用后仍有部分可回收時，應(yīng)用來生產(chǎn)蒸汽或熱水，以及產(chǎn)生動力等。 要根據(jù)余熱的種類，排出的情況，介質(zhì)溫度，數(shù)量及利用的可能性，進行企業(yè)綜合熱效率及經(jīng)濟可行性分析，決定設(shè)置余熱回收利用設(shè)備的類型及規(guī)模。 應(yīng)對必須回收余熱的冷凝水，高、低溫液體，固態(tài)高溫物體，可燃物和具有余壓的氣體、液體等的溫度、數(shù)量和范圍制定利用的具體管理標準。 3.1 3.1 概述概述 在余熱回收利用中，需特別考慮下述幾個方面。 余熱回收利用中，企業(yè)的注意力首先要放在提高現(xiàn)有設(shè)備的效率上，盡量減少能量損失，決不要把回收余熱建立在大量浪費能源的基礎(chǔ)之上。 余熱資源很多，不是全部都

8、可以回收利用，余熱回收本身也還有個損失問題。在目前的技術(shù)和經(jīng)濟條件下，一部分是應(yīng)該而且可以利用的，另一部分目前還難以利用，或利用起來不合算。 余熱的用途從工藝角度來看基本上有兩類：一類是用于工藝設(shè)備本身；另一類是用于其它工藝設(shè)備。通常把余熱用于生產(chǎn)工藝本身比較合適。這一方面回收措施往往比較簡單，投資較少；另一方面，在余熱供需之間便于協(xié)調(diào)和平衡，容易穩(wěn)定運行。若把余熱回收后利用到其它工藝設(shè)備上，而它又是不易或不能儲存的，余熱的回收與利用一定要很好配合，否則相互牽扯難以發(fā)揮效果。這是因為，余熱的多少隨余能發(fā)生設(shè)備的運行條件而變化，余熱供應(yīng)一般不太穩(wěn)定；發(fā)生能量需求變化時，余熱發(fā)生設(shè)備不能隨之變化，

9、即余熱回收與利用無法保持同步。3.2 蒸汽回收利用 蒸汽回收利用的原理（p78p79)：蒸汽有一個特性，就是用過以后還可繼續(xù)使用，用的次數(shù)越多，能量的利用就越充分。因此，使用蒸汽的熱力設(shè)備，要根據(jù)蒸汽的壓力和溫度合理使用。品位較高的蒸汽，盡量多次利用，以發(fā)揮蒸汽的效能，為了有效利用蒸汽，要根據(jù)不同的需要選擇合適的蒸汽參數(shù)，用過的蒸汽不要輕易排掉，應(yīng)想方設(shè)法繼續(xù)使用，最好直到無法利用為止，盡量做到一汽多用的目的。3.2 蒸汽回收利用 蒸汽回收利用的方式（p79)：蒸汽余熱的利用方式有兩種：一種是熱利用，即把余熱當做熱源來使用；另一種是動力利用，即把余熱通過動力機械轉(zhuǎn)換為機械能輸出對外做功。余熱與

10、能量具有相同特性，可以相互轉(zhuǎn)換，取得機械能、電能、熱能、光能等，以滿足各種不同的用途。 在動力利用方面，主要是通過蒸汽透平等設(shè)備帶動水泵、風機、壓縮機等直接對外做功，或帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電力。 在熱利用方面，可通過換熱器、加熱器等設(shè)備去預(yù)熱燃料、空氣、物料，干燥物品，加熱給水，生產(chǎn)蒸汽，供應(yīng)熱水等。 無論是余熱的動力回收還是熱利用，都離不開換熱設(shè)備。因此各種類型的熱交換器仍是余熱利用最主要和最基本的設(shè)備，按其用途來看，有余熱鍋爐、加熱器（水油或其它介質(zhì)）冷卻器、冷凝器、空氣預(yù)熱器、蒸煮器、蒸發(fā)器、蒸餾器、干燥器等。按其工作原理來看，最常用的是表面式（亦稱間壁式）換熱器，混合式（亦稱直接接觸式）換

11、熱器，蓄熱器（亦稱再生式）換熱器，此外還有熱管式換熱器，熱泵系統(tǒng)等，這是近年來正在開發(fā)應(yīng)用的一種新型高效換熱器，它具有很高的傳熱性能及其它一系列優(yōu)點。3.3 凝結(jié)水回收利用凝結(jié)水回收利用的意義（p81)： 一般用汽設(shè)備利用的蒸汽熱量，只不過是蒸汽的潛熱，而蒸汽中的顯熱，即冷凝水中的熱量，幾乎沒有被利用。冷凝水溫度相等于工作蒸汽壓力下的飽和溫度。蒸汽壓力越高，冷凝水熱量越多。如果不加以回收，不僅損失熱能，而且也損失了高度潔凈的水，導(dǎo)致鍋爐補給水和水處理費用增加。 通常用汽設(shè)備（如蒸發(fā)器、烘燥機）排出的凝結(jié)水，其熱量占蒸汽熱量的12%15%，回收凝結(jié)水就回收了這項熱量，提高了蒸汽的熱能利用率，節(jié)省

12、了燃料。凝結(jié)水溫度比新鮮的鍋爐給水溫度高，用100的凝結(jié)水代替30的鍋爐給水，約可節(jié)約燃料12%。另外，凝結(jié)水是品質(zhì)良好的鍋爐給水，回收至鍋爐房，可以節(jié)省大量水處理費用，又可減少鍋爐的排污熱損失，使鍋爐熱效率提高2%3%。3.3 凝結(jié)水回收利用 凝結(jié)水的排放過程通常由蒸汽疏水器完成。蒸汽疏水器是使蒸汽與凝結(jié)水分開并使后者自行排出的疏水裝置。在放走凝結(jié)水的同時，疏水器又能防止蒸汽漏出。蒸汽疏水器必須具有的能力和性質(zhì)： 在排除疏水時蒸汽不會逃逸，要求快開快閉；蒸汽漏失應(yīng)少于排水量的3%。 排放疏水的同時能排走空氣。 適用于較廣的壓力范圍壓力變化不大時不應(yīng)影響其排放能力或允許有較高的背壓，利于排水和

13、使冷凝水溫度接近飽和溫度。 耐久、價廉、質(zhì)輕、部件少，容易維修和檢查其動作元件。 蒸汽疏水器的分類：按使用壓力可分為低壓、中壓、高壓和超高壓；按容量可分為小容量、中容量，大容量；按連接方式可分為螺旋式、法蘭式、插套式；按結(jié)構(gòu)分可分為機械式、熱靜力式、熱動力式等。3.3 凝結(jié)水回收利用冷凝水回收系統(tǒng)類型及最佳回收利用的方式（p82)：冷凝水的最佳回收利用方式，就是將冷凝水送回鍋爐房，作為鍋爐給水。冷凝水回收系統(tǒng)可分為開式和閉式兩類。所謂開式系統(tǒng)，即從用汽設(shè)備來的冷凝水，經(jīng)疏水器，或蒸汽動力設(shè)備的排汽經(jīng)冷凝器凝結(jié)后，由冷凝水本身的重力（或由凝結(jié)水泵）排至凝水箱中。此凝水箱與大氣相通，剩余凝結(jié)水溫度

14、大約是100，實際由于閃蒸散熱或為防止水泵汽蝕而加入涼水，回收溫度僅在70左右，加之與大氣相通有空氣進入凝結(jié)水管道，容易引起管道腐蝕。但開放式系統(tǒng)裝置簡單，投資較少，與冷凝水直排相比，仍有一定的節(jié)能效果。 在閉式系統(tǒng)中冷凝水收集箱是封閉式，系統(tǒng)內(nèi)冷凝水壓力始終保持高于大氣的壓力，使冷凝水水溫低于該壓力下的沸點，冷凝水的熱能得到充分利用。而且閉式系統(tǒng)的冷凝水保持蒸汽原有品質(zhì)，用于鍋爐給水時，不會增加溶解氧量，也減少了鍋爐補水量，減少了水處理的費用。3.3 凝結(jié)水回收利用 凝結(jié)水回收的主要障礙是水泵輸送高溫凝結(jié)水時的汽蝕現(xiàn)象。要防止汽蝕發(fā)生，必須采取各種防汽蝕措施，提高水泵入口處的壓力，使凝結(jié)水溫

15、度低于該處壓力對應(yīng)的飽和溫度。（因為壓力越高、飽和溫度越高），最簡單的措施就是提高水泵入口前凝結(jié)水的重力壓頭，把凝結(jié)水儲罐布置在較高的位置，把凝結(jié)水泵布置在較低的位置。如果工藝條件不允許或者僅僅靠重力壓頭達不到要求，就需要使用專門的凝結(jié)水回收裝置。按防汽蝕原理分類，凝結(jié)水回收裝置有如下幾種。3.3 凝結(jié)水回收利用凝結(jié)水回收系統(tǒng)類型(p82p85)： 按防汽蝕原理分類，凝結(jié)水回收裝置有如下幾種。1、蒸汽加壓法2、位差防汽蝕法3、噴射增壓防汽蝕法4、往復(fù)式壓縮機輸送汽水兩相流裝置5、無疏水閥回收系統(tǒng)3.3 凝結(jié)水回收利用凝結(jié)水回收技術(shù)的選擇(p86p88):1 1、按用汽設(shè)備使用蒸汽的壓力和溫度選

16、擇按用汽設(shè)備使用蒸汽的壓力和溫度選擇(1) (1) 用汽設(shè)備疏水壓力小于用汽設(shè)備疏水壓力小于0.15 mpa0.15 mpa時，凝結(jié)水可以利用重力自時，凝結(jié)水可以利用重力自流回收。盡量用集水罐水泵吸入口的流回收。盡量用集水罐水泵吸入口的液位差提供防汽蝕壓頭液位差提供防汽蝕壓頭，如果工，如果工藝布置不能保證必要的防汽蝕壓頭，要采取專門的防汽蝕裝置。藝布置不能保證必要的防汽蝕壓頭，要采取專門的防汽蝕裝置。(2) (2) 用汽設(shè)備疏水壓力為用汽設(shè)備疏水壓力為0.150.150.6 mpa0.6 mpa時，多數(shù)采用時，多數(shù)采用增壓回收方增壓回收方式回收凝結(jié)水式回收凝結(jié)水。(3) (3) 用汽設(shè)備凝結(jié)水

17、壓力大于用汽設(shè)備凝結(jié)水壓力大于0.6 mpa0.6 mpa時，時，采用高壓、中壓回水系采用高壓、中壓回水系統(tǒng)閃蒸裝置，閃蒸汽供中壓或低壓用汽設(shè)備。統(tǒng)閃蒸裝置，閃蒸汽供中壓或低壓用汽設(shè)備。閃蒸量小于或等于低壓閃蒸量小于或等于低壓熱用戶蒸汽使用量，具有周期使用系數(shù)時，直接利用。無中低壓熱用熱用戶蒸汽使用量，具有周期使用系數(shù)時，直接利用。無中低壓熱用戶時，戶時，設(shè)中壓或低壓熱交換裝置設(shè)中壓或低壓熱交換裝置，加熱其他工藝介質(zhì)，以達到相同的，加熱其他工藝介質(zhì)，以達到相同的熱能利用效果。采用熱能利用效果。采用噴射熱泵方式，增壓增量利用噴射熱泵方式，增壓增量利用。2 2、按冷凝水用途選擇按冷凝水用途選擇(1

18、)(1)冷凝水作鍋爐補水冷凝水作鍋爐補水(2)(2)冷凝水作低溫熱源冷凝水作低溫熱源3.4 常壓二次蒸汽回收利用常壓二次蒸汽主要汽源類型:（p91)（1）余熱蒸汽汽源主要來自汽錘、活塞泵、蒸汽壓力機以及汽輪機等動力設(shè)備。通常余熱蒸汽的汽壓并不大，約0.20.25mpa，可用于洗滌機、浴池、蒸濃設(shè)備以及重油、脂加熱設(shè)備等方面，也可用于采暖通風及供應(yīng)生活、生產(chǎn)用熱水（2）閃蒸蒸汽閃蒸蒸汽是高溫凝結(jié)水經(jīng)過擴容減壓后所得到的余熱回收蒸汽，而凝結(jié)水則是鍋爐新汽在失去其熱能的7585以后凝結(jié)而成的液體。其顯熱約占原有新汽熱能的20%25%，因此閃蒸蒸汽的汽源實質(zhì)上就是凝結(jié)水源。（3）二次蒸汽在蒸發(fā)器中利用

19、新汽加熱得到的水蒸汽就是二次蒸汽。多效蒸發(fā)器就是回收和利用這種二次蒸汽的實例。用二次蒸汽來完成溶液的蒸濃過程可以減少新汽的耗量，也就是說可提高蒸發(fā)比。一般來說，如在單效蒸發(fā)器中每1kg加熱新汽可蒸發(fā)1kg溶液，在多效（n效）蒸發(fā)器中就可使蒸發(fā)量提高n倍，但實際上考慮了裝置中的泄漏損失后，蒸發(fā)1kg水所需消耗的新汽量約為（1/0.85n）kg。由此可知，在單效蒸發(fā)器中，每蒸發(fā)1kg水所需的新汽量為1.18kg/kg；在雙效蒸發(fā)器中，蒸發(fā)1kg水所需的新汽量為0.59kg/kg；在三效蒸發(fā)器中，需要0.39kg/kg；在四效蒸發(fā)器中，則需0.29kg/kg。這就是說，從單效改為雙效，可節(jié)約加熱新汽

20、量50%；從三效改為四效則可節(jié)約25%；從六效改七效，則可節(jié)約15。3.5 熱泵技術(shù)及應(yīng)用熱泵的概念及技術(shù)特點（p94)：熱泵是一種將低溫物體中的熱能傳遞至高溫物體中的一種裝置。熱泵的特點如下： 1、能長期地、大規(guī)模地利用江河湖海、城市污水、工業(yè)污水、土壤或空氣中的低溫熱能。2、目前世界上最節(jié)省一次能源（如煤、石油、天然氣等）的供熱系統(tǒng)。它能用少量不可再生的能源（如電能）將大量的低溫熱能升為高溫熱能。熱泵技術(shù)所消耗的一次能源僅是電熱采暖和燃油、燃氣鍋爐采暖供熱方式的1/5或近1/6。3、是在一定條件下可以逆向使用，既可供熱，也可用以制冷，而不必搞兩套設(shè)備的投資。3.5 熱泵技術(shù)及應(yīng)用熱泵的原理

21、及構(gòu)成： 熱泵是利用載熱工質(zhì)，從低溫處吸取熱量，并在高溫處放出熱量。所以其工作原理和系統(tǒng)組成與制冷系統(tǒng)完全相同，只不過制冷著眼于從低溫處吸熱，將低溫物體的溫度再降低，而熱泵的目的是向高溫處放熱，將高溫物體的溫度升得更高，從而使本來難以回收的低溫余熱得到重新利用的可能。壓縮式熱泵的構(gòu)成及原理（p9596) 主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成。通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量）壓縮冷凝（放出熱量）節(jié)流再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到工質(zhì)中。熱泵在工作時，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的熱量q2在蒸發(fā)器中加以吸收，它本身消耗一部分能量，即壓縮機耗電w，通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進

22、行放熱q1，所以q1=q2+w。由此可以看出，熱泵輸出的熱量為壓縮機做的功w和熱泵從環(huán)境中吸收的熱量，因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量的電能。3.5 熱泵技術(shù)及應(yīng)用1、熱泵將高溫物體獲得的熱量q1與所消耗能量w之比，作為衡量熱泵經(jīng)濟性能的“供熱系數(shù)”，稱工作系數(shù)或性能系數(shù)cop。2、熱泵cop值的計算：已知室內(nèi)采暖溫度為t1，室外溫度為t2，按照目前的技術(shù)水平，可用有效系數(shù)e在0.40.75， 一般概算時可設(shè)e=0.6若用熱泵從室外冷空氣吸取熱量來取暖，計算此時熱泵cop的公式為：211tttcope3.5 熱泵技術(shù)及應(yīng)用已知已知室內(nèi)采暖溫度為室內(nèi)采暖溫度為2323，室外溫度為，室外溫度為00，

23、可用有效系數(shù)可用有效系數(shù)為為e e=0.6=0.6時。時。采用壓縮式采用壓縮式熱泵從室外冷熱泵從室外冷空空氣吸取熱量來取暖，氣吸取熱量來取暖，計算計算熱泵的熱泵的copcop值。值。72.7273-9622966.0copkt296232731kt27302732式中式中t t1 1、 t t2 2高溫物體和低溫物體的熱力學(xué)溫度高溫物體和低溫物體的熱力學(xué)溫度3.5 熱泵技術(shù)及應(yīng)用吸收式熱泵的構(gòu)成及原理(p9698) 吸收式熱泵利用吸收劑在加熱和冷卻時對載熱工質(zhì)的吸收和放出，使工質(zhì)溶液濃度發(fā)生變化，從而改變載熱工質(zhì)的壓力的辦法來取代壓縮機。在載熱工質(zhì)將熱量從低溫熱源轉(zhuǎn)移到高溫物體的過程中，可不消

24、耗機械能，但需消耗一部分高溫驅(qū)動熱量。 目前生產(chǎn)的吸收式熱泵分為兩類，第一類吸收式熱泵是消耗少量高溫的驅(qū)動熱能（蒸汽或燃料），從低溫熱源中吸取熱量，制備高溫熱水（熱水的溫度低于驅(qū)動熱源溫度)。第二類吸收式熱泵不需要專門的高溫驅(qū)動熱源，其消耗的驅(qū)動熱量直接取自低溫熱源。 第一類吸收式熱泵由吸收器、發(fā)生器、蒸發(fā)器和冷凝器四個基本部分組成。它是以輸入少量溫度品位較高的熱能，而得到數(shù)量較多、溫度水平較低的熱量輸出，故稱“低溫熱泵”。這就是說，其工作系數(shù)可大于1，實際上，qe總小于qb，通常qe/qb=0.50.7，故一般cop1僅為1.51.7。 第二類吸收式熱泵是輸入較多的中低品位熱能去得到數(shù)量適中

25、的溫度較高的熱量輸出，故稱“高溫熱泵”，第二類吸收式熱泵的cop2一定小于1，約為0.5左右。盡管cop2低，但因無須高溫驅(qū)動熱源，并可利用低溫余熱（余熱水或余熱蒸汽），所以還是很可取的。3.5 熱泵技術(shù)及應(yīng)用熱泵在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用（p98101)壓縮式熱泵在工作時，雖然要消耗一定量的熱能或機械能，但因為q1=q2+w，也即傳給高溫物體的熱量q1總是大于所消耗的能量w，也就是cop恒大于1。這表明用熱泵要比用熱能或電能來直接加熱高溫物體來得合算。這也就是使用熱泵可以節(jié)能的基本道理。cop值反映了熱泵輸出熱量與消耗功的比值大小，但由于輸入的是功，輸出的是熱能，兩者相比存在著能質(zhì)上的差別，因此，在熱

26、泵理論中廣泛應(yīng)用一次能源利用率來評價熱泵，其意義就是熱泵輸出的熱量與熱泵消耗功量折合成一次能源的數(shù)量之比。這樣就具有與鍋爐效率等同的含義，再將熱泵與鍋爐等產(chǎn)熱設(shè)備相比，具有明確、合理的可比性。當k值大于1時，b2b1，即熱泵消耗燃料少，為節(jié)能。由上式計算可知，k 與cop的關(guān)系如下：k 0.5 1 1.5 2 2.5cop 1.02 2.05 3.07 4.10 5.12當cop=2.05時，k=1，兩者耗能相等；當cop=4.10時，k =2，可節(jié)約燃料50%。cop越大，節(jié)能越多。由上述可知，使用熱泵后能否節(jié)能，或熱泵的cop等于多少才能節(jié)能，與所取代的高溫熱源的類型有極大的關(guān)系。kcop

27、copcopqqqqbbgwgdwhddwhddwgwgdw488. 0213.6 熱管技術(shù)及應(yīng)用 熱管的原理：熱管的傳熱現(xiàn)象是傳導(dǎo)、蒸發(fā)、對流及冷凝等現(xiàn)象的組合。其導(dǎo)熱量之大小比同體積的任何金屬棒高千倍以上。熱管換熱器屬于熱流體與冷流體互不接觸的表面式換熱器。熱管換熱器顯著的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量少于其他類型的換熱器。換熱流體通過換熱器時的壓力損失比其他換熱器小，因而動力消耗也小。熱管的組成： 熱管是一支真空封裝的金屬管，熱管由殼體、吸液芯和工作液三個部分組成 熱管殼體是一封閉容器，能承受一定壓力并保持完全密封。在熱管殼體的內(nèi)壁上緊貼一層用

28、毛細材料（多孔結(jié)構(gòu)物）構(gòu)成的吸液芯。在多孔的吸液芯層里充滿了工作液，在熱管受熱時，工作液的汽態(tài)介質(zhì)則充滿熱管的內(nèi)腔，工作液是熱管工作時的熱傳輸介質(zhì)。3.6 熱管技術(shù)及應(yīng)用3.6 熱管技術(shù)及應(yīng)用熱管的工作過程（p104105)當熱量從高溫熱源傳進熱管時，處于熱管加熱段內(nèi)壁吸液芯中的工作液因吸熱汽化而變成蒸汽，進入熱管的空腔，通常熱管的加熱段也稱汽化段。蒸汽不斷進入空腔，使汽化段腔內(nèi)壓力逐步增大，蒸汽就向熱管右端流動。如熱管右端有冷源，蒸汽因放熱而重新凝結(jié)成液體，并為右端管內(nèi)壁的吸收芯所吸收，這段熱管稱凝結(jié)段。在汽化段和凝結(jié)段之間的區(qū)段因無熱交換，只作為熱的傳輸段，也稱絕熱段。在汽化段，工作液在吸

29、液芯內(nèi)汽化逸出，使液體蒸汽的界面退縮到吸液芯結(jié)構(gòu)的里面，并形成彎月形的液凹面；它會產(chǎn)生一個附加壓力（與液體表面張力系數(shù)成正比，與彎月形液面的曲率半徑成反比），使吸液芯中工作液從凝結(jié)段回流到汽化段。這就能使熱管工作連續(xù)進行。熱管工作時要經(jīng)歷以下四個過程：管內(nèi)吸液芯中的液體受熱汽化。汽化了的飽和蒸汽向冷端流動。飽和蒸汽在冷端凝結(jié)放出熱量。冷凝液體在吸液芯毛細力作用下回到熱端繼續(xù)吸熱汽化。3.6 熱管技術(shù)及應(yīng)用熱管的可靠性熱管是利用相變來進行傳熱的，沒有輸送工質(zhì)的動力設(shè)備，無須設(shè)備維修。但是一定要保持完全密封，任何泄漏均會使熱管失效；另外，如管內(nèi)產(chǎn)生非凝性氣體，也會使工作惡化。在使用中要防止外部腐蝕

30、，振動及沖擊等，在制造時要特別注意管內(nèi)清洗、密封技術(shù)。3.6 熱管技術(shù)及應(yīng)用熱管在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用 熱管換熱器屬于熱流體與冷流體互不接觸的表面式換熱器。熱管換熱器顯著的特點是結(jié)構(gòu)簡單，換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量少于其他類型的換熱器。換熱流體通過換熱器時的壓力損失比其他換熱器小，因而動力消耗也小。由于冷、熱流體是通過熱管換熱器不同部位換熱的，而熱管元件相互又是獨立的，因此即使有某根熱管失效、穿孔也不會對冷、熱流體間的隔離與換熱有多少影響。此外，熱管換熱器可以方便地調(diào)整冷熱側(cè)換熱面積比，從而可有效地避免腐蝕性氣體的露點腐蝕。 按照冷熱流體的狀態(tài)，熱管換熱器可分為氣-氣式、

31、氣-汽式、氣-液式、液-液式、液-氣式。從熱管換熱器結(jié)構(gòu)形式來看，熱管換熱器又分為整體式、分離式和組合式。3.6 熱管技術(shù)及應(yīng)用1. 整體式熱管換熱器按流過熱管兩端流體的種類可分為：氣-氣式熱管換熱器，冷、熱流體均為氣體，如熱管式空氣預(yù)熱器。氣-液式熱管換熱器，冷流體為液體，熱流體為氣體，如熱管式省煤器。氣-汽式熱管換熱器，冷流體側(cè)產(chǎn)生蒸汽，熱流體為加熱氣體，如熱管式蒸汽發(fā)生器（余熱鍋爐），其中又可分為：整體式換熱器特點如下：熱效率高，熱管的冷、熱側(cè)均可根據(jù)需要采用高頻焊翅片強化傳熱，彌補一般氣氣換熱器換熱系數(shù)低的弱點。有效地避免冷、熱流體的串流，每根熱管都是相對獨立的密閉單元，冷、熱流體都在

32、管外流動，并由中間密封板嚴密地將冷、熱流體隔開。有效的防止露點腐蝕，通過調(diào)整熱管根數(shù)或調(diào)整熱管冷熱側(cè)的傳熱面積比，使熱管壁溫提高到露點溫度以上。有效的防止積灰，換熱器設(shè)計可采用變截面結(jié)構(gòu)，保證流體進出口等流速流動，達到自清灰的目的。無任何轉(zhuǎn)動部件，沒有附加動力消耗，不需要經(jīng)常更換元件，即使有部分元件損壞，也不影響正常生產(chǎn)。單根熱管的損壞不影響其它的熱管，同時對整體換熱效果的影響也可忽略不計。2. 分離式熱管換熱器分離式熱管換熱器熱管的蒸發(fā)段和冷凝段分開布置，不同處于一個整體，用蒸汽上升管與冷凝液下降管相連接，可應(yīng)用于冷、熱流體相距較遠或冷、熱流體絕對不允許混合的場合。分離式熱管換熱器也分為氣-

33、氣、氣-液、氣-汽三種形式。其特點如下：裝置的受熱段和放熱段可視現(xiàn)場情況分開布置，可實現(xiàn)遠距離傳熱，這就給工藝設(shè)計帶來了較大的靈活性，也給裝置的大型化、熱能的綜合利用以及熱能利用系統(tǒng)的優(yōu)化創(chuàng)造了良好的條件。工作介質(zhì)的循環(huán)依靠冷凝液的位差和密度差的作用，不需要外加動力。無機械運行部件，增加了設(shè)備的可靠性，也極大減少了運營費用。放熱段與受熱段彼此獨立，易于實現(xiàn)流體分割、密封，因而能適用于易燃易爆等危險性流體的換熱，并且也可實現(xiàn)一種流體與多種流體的同時換熱。受熱段與放熱段管束可根據(jù)冷、熱流體的性能及工藝要求選擇不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材質(zhì)，從而可有效地解決設(shè)備的露點腐蝕和積灰問題。根據(jù)工藝要求，可以將流體順、逆流混合布置，以適應(yīng)較寬的溫度范圍。系統(tǒng)換熱元件