熱泵考試重點答案(師兄們分享的)

1、1、熱泵定義:一種以消耗部分能量作為補償條件使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量利用裝置。熱泵的供熱季節(jié)性能系數(shù)HSPF:HSPF采暖季的總供熱量采暖季的總耗功量工qTEWT1ii熱泵制熱系數(shù)：2、熱泵可按多種特征進行分類:按低位熱源分：空氣源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵、太陽能熱泵按熱泵與供熱介質(zhì)的組合方式分：空氣/空氣熱泵、空氣/水源熱泵、水/空氣熱泵、水/水熱泵、土壤/空氣熱泵、土壤/水熱泵按用途分：按供熱溫度分：低溫熱泵，供熱溫度v100°C、高溫熱泵，供熱溫度21OO°C按熱泵循環(huán)的驅(qū)動方式分：電動機驅(qū)動電動熱泵、熱力驅(qū)動熱泵熱能驅(qū)動3、目前人們公認，采用熱泵技術是

2、解決暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源與環(huán)境問題的有效措施之一。因此發(fā)展與應用熱泵空調(diào)已成為暖通空調(diào)制冷可持續(xù)發(fā)展的基本出發(fā)點之一，這也是我們始終堅持熱泵空調(diào)研究工作的根本動力。熱泵技術就是一種有效節(jié)省能源、減少C02排放和大氣污染的環(huán)保技術。把熱泵作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，可以把自然界中的低溫廢熱轉(zhuǎn)變?yōu)榕照{(diào)系統(tǒng)可利用的再生熱能，節(jié)約了礦物燃料，進而減少溫室氣體排放。4、熱泵熱源及其特點：（1）空氣：特點：空氣隨時隨地可以利用，其裝置和使用比較方便，對換熱設備無害。缺點：空氣參數(shù)（溫、濕度）隨地域和季節(jié)、晝夜均有很大變化空氣的比熱容小，為獲得足夠的熱量以及滿足熱泵溫差的限制，其室外側(cè)蒸發(fā)器所需的風量較大，使熱

3、泵的體積增大，也造成一定的噪聲（2）水：優(yōu)點：水的比熱容大。傳熱性能好，所以使換熱設備較為緊湊。水溫一般也較穩(wěn)定，從而可使熱泵運行性能良好。缺點：必須靠近水源，或設有一定的蓄水裝置。對水質(zhì)有一定的要求，輸送管路和換熱器的選擇必先經(jīng)過水質(zhì)分析。防止可能出現(xiàn)的腐蝕。（3）土壤：優(yōu)點：溫度穩(wěn)定，不需通過采用風機或水泵采熱，無噪聲、也無除霜要求。缺點：熱導率小，地下盤管換熱器的傳熱系數(shù)小，需要較大的傳熱面積，因此地下盤管換熱器比較大導致占地面積大；地下盤管換熱器在土壤中埋得較深，土壤中埋設管道成本較高，運行中發(fā)生故障不易檢修；用鹽水或乙二醇水溶液作中間載熱介質(zhì)時，增大了熱泵工質(zhì)與土壤之間的傳熱溫差和管

4、內(nèi)介質(zhì)的流動阻力，影響熱泵循環(huán)的經(jīng)濟性。5、根據(jù)蒸氣壓縮式熱泵工質(zhì)的狀態(tài)與能量變化，其每一循環(huán)由四個基本過程組成： 壓縮過程工質(zhì)在壓縮機中消耗電能或功，由低溫低壓力氣態(tài)被壓縮為高溫高壓氣態(tài)。 放熱過程工質(zhì)在冷凝器中由高溫高壓氣態(tài)冷凝變?yōu)橹袦馗邏阂簯B(tài)，同時放出熱量用于加熱熱水。 節(jié)流膨脹過程工質(zhì)在節(jié)流膨脹部件中由高壓中溫液態(tài)變?yōu)榈蜏氐蛪猴柡鸵号c飽和氣的混合物（溫度低于低溫熱源的溫度） 蒸發(fā)過程工質(zhì)在蒸發(fā)器中從低溫熱源處吸熱，由低溫低壓飽和液蒸發(fā)為低溫低壓氣態(tài)。6、蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置的主要性能系數(shù)、制熱量、耗功量或耗電量等。 性能系數(shù)蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置最重要的性能指標是表示其能源效率的制熱

5、性能系數(shù)COP,也簡稱為性能系數(shù)或制熱系數(shù)，其含義是蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置每消耗1份電能或功時熱水可獲得的熱能。實際熱泵熱水裝置中除壓縮機耗功外，可能還有風機、泵、儀表等運行時的能耗，也考慮這些能耗時裝置的能源效率指標稱為能效比EER。 制熱量制熱量QH為熱泵冷凝器放熱的熱量，忽略管路等的熱損失時，制熱量等于熱水獲得的熱量。制熱量與裝置的熱水產(chǎn)率成正比。 耗功量或耗電量耗功量或耗電量是驅(qū)動電動機運行所消耗的能量。7、工況參數(shù)與工作模式對性能指標的影響：(1) 工況參數(shù)及其對性能指標的影響 工況參數(shù)分析蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置的工況參數(shù)是指表征裝置工作狀況的熱力參數(shù)，主要有：熱泵工質(zhì)的冷凝壓力與冷

6、凝溫度、熱泵工質(zhì)的蒸發(fā)壓力與蒸發(fā)溫度、熱泵工質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的過冷度(其溫度低于同壓力下飽和溫度的差值)、壓縮機的排氣溫度等。熱泵工質(zhì)的冷凝溫度與冷凝壓力是一一對應的，冷凝溫度確定時，冷凝壓力即唯一確定。因此，在熱泵工質(zhì)的冷凝溫度與冷凝壓力兩個工況參數(shù)中，只有一個是獨立的，此處以熱泵工質(zhì)的冷凝溫度作為代表。冷凝溫度對裝置性能的影響當其他工況參數(shù)一定時，冷凝溫度對基本理論循環(huán)特性的影響如圖2-14所示3：J(a)S*出上的駁示圖214冷餐沮度對基農(nóng)理論贈環(huán)符性的聯(lián)響蒸發(fā)溫度對裝置性能的影響當其他工況參數(shù)一定時，蒸發(fā)溫度對基本理論循環(huán)特性的影響如圖2-16所示。r+®他上岡段寸mts匕的

7、我兀間MG裁握泯度劇恥忙翱總術環(huán)絆性的酸響熱水溫度與低溫熱源溫度對裝置性能的影響熱水溫度影響熱泵工質(zhì)冷凝溫度，低溫熱源溫度影響熱泵工質(zhì)蒸發(fā)溫度，二者間接影響蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置的性能。熱泵工質(zhì)在冷凝器出口處過冷度與蒸發(fā)器出口處過熱度對裝置性能的影響冷凝器出口處工質(zhì)為過冷液、蒸發(fā)器出口處工質(zhì)為過熱氣的基本理論循環(huán)簡稱為過冷過熱循環(huán)，其在p-h圖和T-s圖上的表示如圖2-18所示。3'4在嚴內(nèi)圖上的頭J：囹存崗過冷址熱餡環(huán)在(b)在滄圖上的罠示p-hHfflT3圖上眄也斥8、壓縮機排氣溫度的控制方法：壓縮機排氣溫度較高時，可能會導致熱泵工質(zhì)、潤滑油等的分解，使排氣閥片上結焦，加速封閉式壓

8、縮機中電機繞組線圈絕緣漆的老化，也使?jié)櫥偷酿ざ茸冃?，潤滑性能變差，還有可能因運動件與腔壁材料的熱膨脹系數(shù)不同而使配合間隙變化異常，導致效率降低或卡住等問題，因此，應采取適當?shù)拇胧嚎s機的排氣溫度，如選擇適宜的熱泵工質(zhì)、控制合理的工況參數(shù)、選擇效率高的壓縮機、采用適當方法移走壓縮機內(nèi)的熱量等。9、加熱模式對熱泵熱水裝置性能系數(shù)的影響蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置的兩種加熱模式蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置的兩種加熱模式如圖2-20所示。一是采用一次加熱模式，即冷水在流經(jīng)熱泵冷凝器過程中一次被加熱至所需溫度，進入熱水箱的是滿足溫度要求的熱水，這種加熱模式中，水在熱泵冷凝器中的進出口溫差較大；二是循環(huán)加熱模式，即

9、先將冷水注入熱水箱，然后由泵使熱水箱內(nèi)的水不斷循環(huán)流過熱泵冷凝器吸收熱泵工質(zhì)的熱量，熱水箱內(nèi)的水溫隨加熱時間逐漸升高，直到達設定溫度為止，這種加熱模式中，水在熱泵冷凝器中的進出口溫差較小。兩種加熱模式的應用特性分析循環(huán)加熱模式時熱水在冷凝器進出口的溫差不大，可采用熱泵工質(zhì)近似為定溫相變的蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置，但由于加熱過程中熱泵工質(zhì)的冷凝溫度變化范圍較大，故加熱開始和加熱結束階段裝置的工況參數(shù)可能偏離其最佳工況，使其性能下降，因此，實際應用時，其加熱熱水的耗電量可能略高于表2-3中的計算值。一次加熱模式由于要求在冷水進入冷凝器后，在流經(jīng)冷凝器過程中一次即被加熱至所需溫度，因此其在冷凝器中的溫

10、升一般較大，這就要求采用定壓下變溫相變的非共沸混合熱泵工質(zhì)或以C02為熱泵工質(zhì)（裝置需采用跨臨界循環(huán)，且在10MPa左右的高壓下運行）。當熱水產(chǎn)率及冷熱水溫差均較大時，可采用多個中小機組串聯(lián)組合的方法實現(xiàn)一次加熱模式。10、熱水供給模式對熱泵熱水裝置能源效率的影響熱水供給模式通常有兩種，一種是制取的熱水溫度恰等于用戶所需的熱水溫度；另一種是制取的熱水溫度高于用戶所需的熱水溫度，用戶在用水時，將高溫熱水與冷水（自來水）混合，得到所需溫度的熱水。對熱泵熱水裝置，這兩種熱水供給方式的能源效率明顯不同。11、良好的熱泵工質(zhì)應滿足以下要求：（1）良好的熱力學特性（2）良好的傳熱和流動性能（3）良好的物理

11、化學性質(zhì)（4）與潤滑有較好的互溶性（5）安全性好（6）環(huán)境友好（7）電氣絕緣性好（8）經(jīng)濟性好12、混合工質(zhì)是由兩種或兩種以上純工質(zhì)組配而成的混合物，可分為非共沸混合工質(zhì)和共沸混合工質(zhì)。（1）非共沸混合工質(zhì)非共沸混合工質(zhì)是指等壓相變時溫度也變化的混合工質(zhì)。（2）共沸混合工質(zhì)共沸混合工質(zhì)是指等壓相變時溫度恒定的混合工質(zhì)。當混合工質(zhì)在特定壓力和組成下，相變時其露點和泡點合一時，混合工質(zhì)稱為共沸混合工質(zhì)，簡稱ARM。泡點與露點合一的點稱為共沸點，此時的濃度稱為共沸組分濃度，壓力稱為共沸壓力，溫度稱為沸點。由于共沸混合工質(zhì)的滑移溫度為0°C,氣液共存時氣相和液相的濃度相同，其熱力學行為和在工

12、程中的應用方法與純工質(zhì)相似。13、非共沸混合工質(zhì)的設計 設計非共沸混合工質(zhì)時可參考的經(jīng)驗規(guī)律a. 各組分的標準沸點相差較大時，所形成的混合工質(zhì)一般也具有較大的相變溫差。b. 對多元混合工質(zhì)，其相變溫差主要取決于高沸點組元和低沸點組元的標準沸點之差。c. 對二元混合工質(zhì)，當兩個組元的標準沸點相差較大時，加入標準沸點位于二者之間的第三組元時，可改進熱泵工質(zhì)與換熱介質(zhì)溫度的匹配程度。d. 非共沸混合工質(zhì)的組配可綜合考慮熱泵工質(zhì)的不可燃性、與潤滑油的溶解性、工質(zhì)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力、壓縮機的排氣溫度等。 非共沸混合介質(zhì)的設計步驟a. 混合工質(zhì)相變溫差的確定。b. 組元數(shù)的確定。c. 混合工質(zhì)各組元的確

13、定。d. 混合工質(zhì)各組元濃度的確定。e. 混合工質(zhì)的最后確定。14、蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置的主要部件有：壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流膨脹部件、熱水箱等，除上述主要部件外，還需干燥過濾器、貯液器、油分離器、電磁閥、高低壓控制器、風機、泵等輔助部件。第一類吸收式熱泵熱水裝置是利用少量的高溫驅(qū)動熱能，使熱泵從低溫熱源吸熱，獲得大量中溫熱能用于加熱水（熱水溫度介于驅(qū)動溫度和低溫熱源溫度之間），屬“增量型”熱泵。第二類吸收式熱泵熱水裝置則是通過消耗較多量的中溫熱能，獲得少量高溫熱能用于加熱熱水（熱水溫度高于驅(qū)動熱源溫度），屬“升溫型”熱泵，又稱為熱變換器。第一類吸收式熱泵熱水裝置的工作過程為：通過加熱發(fā)

14、生器中的溴化鋰溶液，產(chǎn)生高溫高壓的水蒸發(fā)氣，進入冷凝器；在冷凝器中水蒸發(fā)凝結放熱變?yōu)楦邷馗邏旱囊簯B(tài)水，進入節(jié)流閥；經(jīng)節(jié)流閥后變?yōu)榈蜏氐蛪旱娘柡推c飽和水的混合物，進入蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器中液態(tài)水吸收低溫熱源的熱量變?yōu)檎羝?，進入吸收器；在吸收器中水蒸氣被溴化鋰溶液吸收（吸收過程中也放熱），吸收了水蒸氣的溴化鋰稀溶液經(jīng)換熱器升溫后被不斷泵送到發(fā)生器，同時產(chǎn)生了水蒸氣的發(fā)生器中的濃溶液經(jīng)換熱器降溫后被不斷放入吸收器，維持發(fā)生器和吸收器中溴化鋰溶液液位、溴化鋰濃度和溫度的穩(wěn)定，實現(xiàn)吸收式熱泵熱水裝置的連續(xù)運行。待加熱的冷水則被吸收器、冷凝器中放出的熱量加熱為熱水。第二類吸收式熱泵熱水裝置中，發(fā)生器和蒸發(fā)器

15、均用中溫驅(qū)動熱源加熱。驅(qū)動熱源在發(fā)生器內(nèi)加熱濃溶液，產(chǎn)生低壓水蒸氣，進入冷凝器；在冷凝器內(nèi)，低壓水蒸氣被低溫冷源冷卻為液態(tài)水，液態(tài)水用水泵壓入蒸發(fā)器內(nèi)；高壓液態(tài)水在蒸發(fā)器管表面上吸收驅(qū)動熱源的熱量，蒸發(fā)汽化變?yōu)楦邏核魵?，進入吸收器內(nèi)；在吸收器內(nèi)，高壓水蒸氣被噴淋在吸收管上的濃溶液所吸收，濃溶液吸收水蒸氣時產(chǎn)生的高溫吸收熱加熱管內(nèi)的熱水。這樣，利用送往發(fā)生器、蒸發(fā)器的中溫驅(qū)動熱源與低溫冷源之間的熱勢差，在第二類吸收式熱泵中可制取比中溫驅(qū)動熱源溫度高的熱水。羅嗣1第一類吸收式熱泵熱水裝置的性能系數(shù)：第一類吸收式熱泵熱水裝置中，熱水獲得的熱量為冷凝器放熱和吸收器放熱，熱泵消耗的驅(qū)動熱量為發(fā)生器的吸

16、熱量，故其性能系數(shù)C0PA1為(忽略泵耗能和裝置的熱損失)：COPA1=(QA+QC)/QG=(QG+QE)/QG=1+QE/QA>1第二類吸收式熱泵熱水裝置的性能系數(shù)：第二類吸收式熱泵熱水裝置中，熱水獲得的熱量為吸收器的放熱，熱泵消耗的驅(qū)動熱量為發(fā)生器的吸熱量和蒸發(fā)器的吸熱量，故其性能系數(shù)COPA2為(忽略泵耗能和裝置的熱損失)：COPA2=QA/(QG+QE)=(QG+QE-QC)/(QG+QE)=1-QC/(QG+QE)<116、吸收式熱泵熱水裝置的工質(zhì)對特性(1) 理想循環(huán)工質(zhì)飛的特性吸收式熱泵熱水裝置工質(zhì)對中的理想循環(huán)工質(zhì)的特性與蒸氣壓縮式熱泵熱水裝置中理想循環(huán)工質(zhì)的要求

17、相。(2) 理想吸收劑的特性理想吸收劑應對循環(huán)工質(zhì)具有較強的吸收性，且通過加熱方法易于將二者分離。一般而言，理想吸收劑應具有的特性如下。 和循環(huán)工質(zhì)的沸點差大，通過加熱產(chǎn)生工質(zhì)蒸氣時夾帶的吸收劑少，不必設置精餾器和分凝器等； 吸收劑對工質(zhì)的吸收能力強； 在發(fā)生器和吸收器中，吸收劑對循環(huán)工質(zhì)溶解度之差大，以減少溶液的循環(huán)量，降低溶液泵的能耗； 粘度小，在管道和部件中的流動阻力??； 熱導率大，使溶液與部件間的傳熱能力強，以減少設備體積和成本； 和循環(huán)工質(zhì)的溶解度高，不易結晶，避免晶粒堵塞管道； 循環(huán)工質(zhì)潛熱與溶液比熱容之間的比值大； 化學性質(zhì)不活潑，和金屬及其他材料不反應，穩(wěn)定性好； 無毒性和刺激

18、性，無可燃和爆炸危險； 環(huán)境友好，價格便宜，來源廣，容易獲得。17、熱泵熱水裝置的設計步驟(1)用戶所需的熱水溫度和用量熱水溫度包括溫度的變化范圍及控溫精度；熱水用量包括不同季節(jié)的用水量變化范圍及一天中的用水量變化規(guī)律。（2）低溫熱源熱泵熱水裝置需從低溫熱源中吸熱來加熱熱水（3）驅(qū)動能源熱泵熱水裝置的驅(qū)動能源是指驅(qū)動壓縮機或發(fā)生器等工作所用的能源。驅(qū)動能源除電能外，還可以是燃氣、燃油、煤及生物質(zhì)能等，以及太陽能、風能等可做功或發(fā)熱的各類能源。（4）裝置功能熱泵熱水裝置除可供應熱水外，還可用于制冷、空調(diào)、干燥、供暖等用途，進行裝置設計時，需了解用戶的功能需求，盡量提高裝置的性價比。（5）熱泵類型

19、熱泵熱水裝置的熱泵類型可分為壓縮式、吸收式、吸附式（及其他化學熱泵）、噴射式等多種類型，此處主要介紹基于壓縮機和吸收式熱泵的熱泵熱水裝置。（6）熱泵循環(huán)對壓縮式熱泵熱水裝置，可考慮的熱泵循環(huán)有單級、多級、重疊、定溫相變、變溫相變、毛細管（或節(jié)流閥、熱力膨脹、電子膨脹閥）節(jié)流、膨脹機節(jié)流等類型；對吸收式熱泵熱水裝置，可考慮的熱泵循環(huán)有單效、多效、單級、多級等類型。（7）熱泵工質(zhì)或工質(zhì)對對壓縮式熱泵熱水裝置，可考慮的熱泵工質(zhì)有純工質(zhì)、混合工質(zhì)；對吸收式熱泵熱水裝置，可考慮的熱泵工質(zhì)對有水-溴化鋰、氨-水及其他工質(zhì)對。（8）工作參數(shù)對壓縮式熱泵熱水裝置，工作參數(shù)包括熱水溫度、低溫熱源溫度、工質(zhì)的蒸發(fā)

20、溫度、冷凝溫度、壓縮機排氣溫度、冷凝器出口處工質(zhì)過冷度、蒸發(fā)器出口處工質(zhì)過熱度等；對吸收式熱泵熱水裝置，工作參數(shù)包括熱水溫度、低溫熱源溫度、驅(qū)動熱源溫度、工質(zhì)對溶液的濃度、工質(zhì)對溶液的發(fā)生溫度、濃溶液和稀溶液在溶液換熱器出口處的溫度、溶液的吸收溫度、工質(zhì)的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度等。（9）部件確定對壓縮式熱泵熱水裝置，主要部件需確定的內(nèi)容有：壓縮機的功率或制熱量、冷凝器與蒸發(fā)器的傳熱面積，節(jié)流膨脹部件的工質(zhì)流量等。對吸收式熱泵熱水裝置，主要部件需確定的內(nèi)容有：發(fā)生器、吸收器、熱水溫度及用量等變化時，裝置的能源效率變化情況，裝置的工作參數(shù)是否超出部件的允許值等），裝置的容量調(diào)控方法分析，運行策略優(yōu)化。

21、18、基本的理論循環(huán)約定如下：a. 循環(huán)是基于特定的熱泵工質(zhì)。b. 工質(zhì)的壓縮過程為等熵過程。c. 工質(zhì)的冷凝過程為等壓過程，工質(zhì)在冷凝器出口處的狀態(tài)為飽和液。f. 忽略工質(zhì)在管路中流動時的壓力降，忽略裝置與環(huán)境的熱交換。d. 工質(zhì)在冷凝器與蒸發(fā)器之間的降壓過程，可以是節(jié)流過程也可以是膨脹過程。e. 工質(zhì)的蒸發(fā)過程為等壓過程，工質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的狀態(tài)為飽和氣。根據(jù)熱泵工質(zhì)在相變（冷凝及蒸發(fā)）時溫度變化大小及節(jié)流膨脹部件的類型，基于理論循環(huán)可分為四種：A熱泵工質(zhì)定溫相變且采用節(jié)流閥，B熱泵工質(zhì)定溫相變且采用膨脹機，C熱泵工質(zhì)變溫相變且采用節(jié)流閥，D熱泵工質(zhì)變溫相變且采用膨脹機。2圖2-7熱泵工質(zhì)定溫相變且采用膨脹機的廉本理論循環(huán)珥恥拈泉工質(zhì)企溫屈空I【夷訊黃尸論昨卜（a）在“方圖上的喪示（b）左T-s圖上的表示時在卅區(qū)上的.也;：!'：.:'J®-*圖上的農(nóng)示e）在尙田上的表