热泵工作原理及评价.ppt

1、第二章 热泵工作原理及经济性评价,2020/7/7,1,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,2020/7/7,2,原理,TA为环境温度，T0为低温物体温度，Th为高温物体温度。,2020/7/7,3,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）。,2020/7/7,4,一、蒸气压缩式热泵的工作原理,2020/7/7,5,蒸气压缩式的理论循环,蒸气压缩式热泵的理论

2、循环是在两相区的逆卡诺循环基础上改造而成。,2020/7/7,6,二、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。,2020/7/7,7,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,2020/7/7,8,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。,2020/7/7,9,三、吸收式热

3、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。,2020/7/7,10,吸收式热泵系统原理图,2020/7/7,11,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。,2020/7/7,12,2. 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）,2020/7/7,13,3、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

4、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),2020/7/7,14,吸收式热泵理论循环,有溶液热交换器的吸收式热泵图示,2020/7/7,15,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,2020/7/7,16,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,2020/7/7,17,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

5、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。,2020/7/7,18,冷热电联产系统（BCHP）原理图,2020/7/7,19,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。,2020/7/7,20,蒸汽喷射式热泵工作原理,蒸汽喷射式热泵系统组成,2020/7/7,21,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

6、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。,2020/7/7,22,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。,2020/7/7,23,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。,2020/7/7,24,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,2020/7/7,25,化学热泵,蓄热型热泵的工作状态图,（