熱泵工作原理及評價

1、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)熱力學第二定律，當以高位能作補償條件時，熱量是可以從低溫物體轉移到高溫物體的。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

2、工質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)原理圖吸收式熱泵系統(tǒng)原理圖吸收式制冷系統(tǒng)的組成吸收式制冷系統(tǒng)的組成組成設備：組成設備： 吸收器：吸收制冷劑蒸氣；吸收器：吸收制冷劑蒸氣； 發(fā)生器：

3、發(fā)生器：加熱加熱、釋放制冷劑蒸氣；、釋放制冷劑蒸氣； 溶液泵：加壓作用；溶液泵：加壓作用； 節(jié)流閥：節(jié)流降壓；節(jié)流閥：節(jié)流降壓； 溶液熱交換器：內(nèi)部能量利用，溶液熱交換器：內(nèi)部能量利用，提高效率。提高效率。 2. 2. 循環(huán)循環(huán) ： 制冷劑循環(huán)制冷劑循環(huán) 溶液循環(huán)：相當于壓縮機的作用溶液循環(huán)：相當于壓縮機的作用 壓縮機消耗機械能壓縮機消耗機械能 溶液循環(huán)消耗熱能（少量泵功）溶液循環(huán)消耗熱能（少量泵功） 3 3、工質對、工質對1. 1. 工質對（二元溶液）：工質對（二元溶液）： 兩種可以相互吸收的物質形成的溶液。兩種可以相互吸收的物質形成的溶液。2. 2. 吸收式熱泵常用工質對：吸收式熱泵常用工

4、質對： 溴化鋰水溶液；氨水溶液溴化鋰水溶液；氨水溶液3. 3. 工質對的要求：兩種物質互溶性好，且具有工質對的要求：兩種物質互溶性好，且具有不同的沸點不同的沸點 低沸點組分：制冷劑低沸點組分：制冷劑水（水（100100）、氨（）、氨（-33.4)-33.4) 高沸點組分：吸收劑高沸點組分：吸收劑 溴化鋰溴化鋰(1265)(1265)、水、水(100)(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單效溴化鋰吸收式熱泵的工作流程 低溫水源低溫水源熱媒水進熱媒水進P熱媒水出熱媒水出高溫熱源高溫熱

5、源吸收式熱泵與蒸氣壓縮式熱泵相比：（1 1）可以利用各種熱能驅動。）可以利用各種熱能驅動。（2 2）節(jié)約用電，平衡熱電站的熱電負荷。）節(jié)約用電，平衡熱電站的熱電負荷。（3 3）吸收式熱泵結構簡單，運行時無振動和噪聲。）吸收式熱泵結構簡單，運行時無振動和噪聲。（4 4）常用制冷劑為水或氨，對環(huán)境和臭氧層無害。）常用制冷劑為水或氨，對環(huán)境和臭氧層無害。（5 5）吸收式熱泵供熱性能系數(shù)低于蒸氣壓縮式熱泵。）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)（冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（BCHPBCHP）原理圖）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

6、行供熱的設備。它具有結構簡單，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的原理上的。當一塊N型半導體（電子型）和一塊型導體（空穴型）聯(lián)結成電偶，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。溫差電熱泵熱電式熱泵示意圖電流改變方向，吸、排熱端也相應易位?；瘜W熱泵化學熱泵是一種新型熱泵。所謂化學熱泵，廣義來說是指利用化學現(xiàn)象的熱泵。狹義來說則是指利用熱化學反應的