进气喷液2f补气增焓高温热泵热水机组的性能试验分析

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1、-第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景1.1.1能源消耗随着人类社会的进步和科学技术的进步，能源作为一种推动力，其重要性不言而喻。占主导地位的一次性能源的高消耗和不可再生性使得全球的资源储存面临威胁。据2013年国家统计局公布的资料显示，我国全年能源消费总量为37.5亿吨标准煤，其中煤炭能源消费占了66%，石油能源消费占了18.4%，天然气能源消费占了5.8%，而非化石能源的能源消费比例仅为9.8%，因而实现节能环保、发展低碳经济的压力依然很大。化石能源的高消耗不仅会对能源储存造成危险，而且还会带来严重的环境污染。据国家统计局的统计资料显示，2013年我国SO2的排放量高达2千

2、万吨，2012年我国氮氧化物的排放量为2.3千万吨，这些污染物的排放会对生态环境造成诸如酸雨等危害。严重影响人类的居住。热泵热水机组是新一代的热水装置，是热泵技术在供热领域的应用之一。从20世纪70年代问世开始，热泵热水机组以其优秀的节电性能和环境友好性，得到专家学者的大力研究和推广，并被广泛应用于住宅、商业建筑及各种工业过程[1]。我国热泵热水器起步较晚，21世纪初才得到大力推广，然而其发展速度呈跳跃式增长。目前，常规热泵热水器（一般指出水55℃）的技术已经成熟，而许多行业如温泉酒店、电镀业、金属加工业、原油加热、供暖等对热水的需求通常在70℃以上[2-8]，常规热泵热水器并不

3、能满足其要求，因而高温热泵热水机组的开发成为研究者们关注的焦点。目前，高温热水的供给方式主要有两种有：1.锅炉加热（燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉）。此方法为传统的高温热水制取方法。但是它有很大缺点，例如加热所用的蒸汽锅炉，能耗大，机组使用成本高；使用过程易产生废气、废渣等污染问题，对环境的污染较为严重；需要专业的人员进行操作，人力及管理成本较高[9]。2.电热管加热，它的缺点主要有温度加热区域不均匀；能耗大，加热成本高，并且有漏电的危险。而热泵加热相对与其它两者的优点则有：节能效果显著，加热采用高温热泵技术的运行费用大约相对是用电加热运行费用的1/4的，是燃油加热运行费用的1/3

4、；环保、无废水、废气、废渣等污染物的排放，对环境具有较好的友好性[10]。因而专家学者将研究重点转向了高温热泵热水机组的研究。1---郑州轻工业学院工程硕士学位论文1.1中高温热泵技术研究的意义（1）余热回收从表1-1可以看出，大量的工业余热可以为高温热泵提供低品位热源，热泵技术从这些低品位热源中获取热量既降低了工业排放热的温度，又能减少废热带来的热污染问题，从而保护环境。中高温热泵在各种高温热水需求多的行业的应用可以减少液化石油气、煤炭等化石燃料的使用，大量减少一次能源的消耗，减少CO2，SO2等气体的排放，从而保护环境[11-13]。而污水源热泵可以回收工业废水和城市污水中的

5、废弃余热，既可解决污水循环再利用的降温处理问题，亦可回收低温余热，提高能源利用率，且不会对环境造成负面影响[14]。表1-1各行业的工业余热的温度Tab.1-1Temperatureofindustrialwasteheat行业余热温度℃化学行业蒸馏工业50-120食干燥加压常压干燥60-150真空（冷冻干燥）40-80品工杀菌积分到几十分钟60-80几秒80-140业热处理支化作用88-100罐头密封68-85造纸工业蒸煮干燥工程150-160加热干燥工程80-130纤维工业染色工程50-80木材工业干燥45电解工厂加热50-60镀锌20-25（2）满足各领域用高温热水需求。（

6、a）采暖领域：随着节能减排等相关政策的推广，大中城市供暖机构开始淘汰部分燃煤锅炉，实行区域供暖制。若能将中高温热泵热水系统应用于采暖领域，只需使水温达到70℃或者80℃以上就可以满足北方供热的设计标准[15-19]。（b）工业领域：高温热泵热水机组可以满足许多工业如金属加工业、原油加热等对高温热水的需求。其不仅能够节约大量的一次能源，提高能源的利用率，而且能够降低机组的成本[20-22]。2---第一章绪论1.1高温热泵热水机组国内外研究现状高温热泵热水机组可以应用在多种领域。随着各领域对高温热水的需求逐渐增加，国际上倡导节能与环保、低碳生活的发展理念，高温热泵热水器以其优秀的节

7、能性吸引了众多研究者的目光。高温热泵目前没有明确意义上的的规定温度值，一般指供水温度能够可以达到80℃以上的热泵。虽然从供水温度上来看，高温热泵热水机组的供水温度比常温热泵热水机组只高出了20℃左右，但是随着水箱温度的逐渐升高，冷凝温度上升，冷凝侧运行环境变差，压缩比增大，排气温度过高等问题的出现，易导致严重后果：（1）压缩比过大，易造成吸气比体积增加，制冷系统的制冷剂质量流量减少，系统制热量降低，等熵系数大幅降低，供热系数下降[23]。（2）压缩机排气温度过高，易造成压缩机的润