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《压缩式热泵系统火用效率定义方法初探》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第6期热能动力工程Vol.18,No.62003年11月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERNov.,2003文章编号:1001-2060(2003)06-0556-02压缩式热泵系统火用效率定义方法初探马一太,王志国,查世彤(天津大学热能研究所,天津300072)摘要:对压缩式热泵系统火用效率的定义式进行了分析,指2.1火用效率定义方法出了该定义式在实际应用过程中存在的一些不足。即当低如图1,对有j股火用流流入和k股火用流流出的系温热源为环境时,此定义式合理,否则即使热泵系统内部
2、可[2,5]统,火用平衡方程为:逆,系统火用效率仍不为1,文中对产生这一问题的原因进行+-2Ej-2Ek=Eirr(1)了分析。以热泵系统的jk火用平衡方程为依据,参照火用效率定义方法及火用效率的基本特征,对压缩式热泵的系统火用效率进行了重新定义。通过对两个不违背火用效率定义特征的表达式的对比分析,确定了热泵系统合理的火用效率表达式。最后说明,在压缩式制冷系统中当高温热源不为环境时,火用效率定义也存在同样缺陷,改进方法与本文类似。关键词:火用效率;定义方法;分析;表达式;热泵中图分类号:TK11文献标识码:A图1系统图1前言根据火用效率的一
3、般表达式,有:收益的火用Egn火用作为表征能量中可转换部分的状态量引入了Gex==消耗的火用Ecs热力学后,有关火用及火用分析的研究逐渐深入,除在理Eirr论上取得了一些重要成果外,/三环节0过程能量分=1-(2)Ecs析模型及/三箱0系统火用分析方法等在实际分析中也+-式中:Egn、Ecs分别为Ej和Ek的线性组合,即:得到了广泛应用。目前,已从单纯对实际循环或过+-Egn=2AjEj+2bkEk(3)jk程的火用分析,转向了更深层次的对热经济学、寂态热+-力学、火用传递、非平衡热力学及过程能量集成等问题Ecs=2jcjEj+2kdkEk
4、(4)[1]的研究。不同的火用效率意义,其区别就在于系数aj、cj、[2]然而,在一些实际分析过程中,有些火用分析模型bk、dk的数值不同,这些系数取值为:或定义也存在着一些不足,尚需要进一步完善。对+1热泵系统的火用分析来说,文献[2~3]对热泵系统火用aj,cj,bk,dk=0(5)效率的定义不够完善,文献[4]对此做了探讨,并提-1出了一些改进建议,但仍存在一些不足。为此,本文文献[2]对式(5)中的系数取值进行了研究,得在借鉴已有成果的基础上,对热泵的火用效率进行了到如下结论:合理定义。aj=cj-1,bk=dk+1(6)各系数取值
5、应遵循式(6)。2火用效率定义方法及火用效率特征实际问题的火用效率定义,可有j@k个不同的形式,哪一种最合适还要根据具体情况来确定。为探讨方便起见,先对火用效率的定义方法和火用效率特征作一简介。2.2火用效率特征收稿日期:2003-02-18作者简介:马一太(1945-),男,河北唐山人,天津大学教授,博士生导师.第6期马一太,等:压缩式热泵系统火用效率定义方法初探#557#由式(2)可得火用效率的基本特征:义不合理。(1)系统内部可逆时,Eirr=0,则Gex=1;4压缩式热泵火用效率定义的合理形式(2)Eirr越大,则Gex越小;(3)
6、当Eirr=Ecs,则Gex=0。根据前述火用效率定义方法及火用效率的基本特由以上可知,0FGexF1。征,对压缩式热泵火用效率的定义作一探讨。对压缩式热泵而言,当低温热源高于或低于环3压缩式热泵火用效率定义存在缺陷境温度时,系统输入火用项,除耗功W外,还包括低温压缩式热泵工作过程中的能量分布如图2所热源火用ExQ。L[4]示。当低温热源火用ExQ位于分母上时,压缩式热泵L火用效率可定义为:ExQHGex=(11)W+ExQL可以验证,式(11)满足火用效率定义的3个特征。文献[3]在压缩式热泵装置的火用分析计算实例中(低温热源温度不等于环
7、境温度),采用的公式和式(11)图2热泵能量分布原理图相似。当低温热源火用ExQ位于分子上时,压缩式热泵L文献[2~3]中均将火用效率定义为火用效率可定义为:ExQHExQ-ExQGex=(7)GHLWex=W(12)式中:ExQH表示输出热量QH的火用值。同样,式(12)也满足火用效率定义的3个特征。根据火用效率基本特征的第1条,当系统内部可对于式(11)和式(12),当低温热源为环境温度逆(Eirr=0)时,Gex=1。但根据火用效率式(7),即使时,低温热源火用ExQ=0,与原定义式(7)相同。L热泵系统内部可逆(Eirr=0)时,G
8、ex有3种可能:是采用式(11)还是式(12)作为压缩式热泵的<1火用效率定义式,需要作一些讨论。为此可将式(11)和Gex==1(8)式(12)与一些流体机械(如泵类、压缩机及
