热泵工作原理及评价

第二章热泵工作原理及经济性评价,第一节热泵的工作原理,热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象。与制冷机相比相同点：都是按热机逆循环工作不同点：工作温度范围不同,原理,TA为环境温度，T0为低温物体温度，Th为高温物体温度。,原理,根据热力学第二定律，当以高位能作补偿条件时，热量是可以从低温物体转移到高温物体的。因而热泵循环中，为了向被加热的对象供热，就必须消耗高位能（功或高位热能）。,一、蒸气压缩式热泵的工作原理,蒸气压缩式的理论循环,蒸气压缩式热泵的理论循环是在两相区的逆卡诺循环基础上改造而成。,二、布雷顿（Bragton）热泵循环,1844年美国人高里（J.Gorrie）制造了利用空气作工质的气体压缩式制冷机。最早的空气制冷机是封闭的布雷顿循环。,布雷顿循环,封闭的布雷顿热泵循环流程图,布雷顿热泵理论循环的P-V图与T-S图,布雷顿热泵循环,布雷顿热泵理论循环应具有如下条件：气体在压缩机与膨胀机中的压缩和膨胀过程都是等熵过程；气体与被冷却物和加热物体之间必须在无温差情况下相互传热；不计气体在高压热交换器与低压热交换器中流动阻力损失。,三、吸收式热泵理论循环,与蒸汽压缩式热泵不同的是，压缩式热泵靠消耗机械功，而吸收式以消耗热能来完成。,吸收式热泵系统原理图,吸收式制冷系统的组成,组成设备：吸收器：吸收制冷剂蒸气；发生器：加热、释放制冷剂蒸气；溶液泵：加压作用；节流阀：节流降压；溶液热交换器：内部能量利用，提高效率。,2.循环：制冷剂循环溶液循环：相当于压缩机的作用压缩机消耗机械能溶液循环消耗热能（少量泵功）,3、工质对1.工质对（二元溶液）：两种可以相互吸收的物质形成的溶液。2.吸收式热泵常用工质对：溴化锂水溶液；氨水溶液3.工质对的要求：两种物质互溶性好，且具有不同的沸点低沸点组分：制冷剂水（100）、氨（-33.4)高沸点组分：吸收剂溴化锂(1265)、水(100),吸收式热泵理论循环,有溶液热交换器的吸收式热泵图示,吸收式热泵理论循环,有无溶液热交换器的吸收式热泵工作热力性能的比较,单效溴化锂吸收式热泵的工作流程,低温水源,热媒水进,P,热媒水出,高温热源,吸收式热泵与蒸气压缩式热泵相比：,（1）可以利用各种热能驱动。（2）节约用电，平衡热电站的热电负荷。（3）吸收式热泵结构简单，运行时无振动和噪声。（4）常用制冷剂为水或氨，对环境和臭氧层无害。（5）吸收式热泵供热性能系数低于蒸气压缩式热泵。,冷热电联产系统（BCHP）原理图,蒸汽喷射式热泵理论循环,蒸气喷射式热泵同吸收式热泵一样，是靠消耗热能来提取低位热源中的热量进行供热的设备。它具有结构简单，几乎没有机械运动部件，价格低廉，操作方便，经久耐用等优点，因此，尽管喷射式热泵热效率低，仍引起了人们的兴趣。,蒸汽喷射式热泵工作原理,蒸汽喷射式热泵系统组成,蒸汽喷射式热泵工作原理,用喷射器代替压缩机驱动系统工作。喷射器由喷嘴、混合室、扩压管等部分组成。推动工质循环的动力是高压蒸汽，加入的有用能为热能。,温差电热泵,温差电热泵（又称热电热泵、帕尔帖热泵）是建立在帕尔帖效应的原理上的。当一块N型半导体（电子型）和一块型导体（空穴型）联结成电偶，在这个电路中接上一个直流电源，并流过电流时，就发生能量的转移，在一个接头上放出热量，而在另一个接头上吸收热量。这种现象叫做帕尔帖效应。,温差电热泵,热电式热泵示意图,电流改变方向，吸、排热端也相应易位。,化学热泵,化学热泵是一种新型热泵。所谓化学热泵，广义来说是指利用化学现象的热泵。狭义来说则是指利用热化学反应的热泵。实际的化学热泵一般有三种型式。蓄热型增热型升温型,化