实验模拟探究空调冷凝热回收的能源利用效率

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1、实验模拟探究空调冷凝热回收的能源利用效率摘要当今空调的冷凝热热回收的前景十分可观，如能充分地回收这一部分热量并加以利用，将极大幅度地提升空调的能源回收利用率。我们利用温差发电片、多用电表等器材，建立了一个简易模型，模拟将空调压缩机的散热转化为电能，并具体测算了这一能量转化过程的能源利用效率。本文主要就空调冷凝热热回收的模拟过程进行了阐述，并呈现出实验过程中的具体操作以及对实验器材、实验方法的改进过程。这一套模拟装置比较简单，但充分考虑了在实际生活中空调冷凝热热回收的具体情况。关键词：温差发电能量转化空调冷凝热能源回收利用一、前言在我国，空调是当下几乎每家每户都

2、必备的电气设备，空调起着对室内温度的调节作用，特别是在炎热的夏季，空调将冷风送入室内，给人们营造出一个舒适的环境。虽然空调给人类生活带来了诸多便利，但不可否认的是，空调的室外机在冷热交换的过程中将热量排出室外，白白损失了大量的热能，造成了严重的能源浪费。如果能够有效回收这一部分能源，那么会节省很多的能源，也可以减少很多的热排放。当今空调的冷凝热热回收的前景十分可观，如能充分的回收这一部分热量并加以利用将极大幅度的提升空调的能源利用率【1】。由于国内对于空调的使用量相对较大，冷凝热的回收也没有普及，因此这一课题在国内受到较大程度的关注。部分专家针对蒸汽压缩制冷装

3、置的特点【8】，提出了直接将满足热水用量的自来水送入热回收换热器，利用压缩机的排气显热和部分冷凝潜热对其进行加热，高温热水储存在储水箱内以供使用。 还有相关研究人员【9】在压缩机和冷凝器之间加一个热回收器(冷凝器)回收冷凝热,从这个外加的热交换器出来的制冷剂的状态是汽一液混合物或气态,由后面的冷凝器吸收其余热量。该技术可以根据要求直接回收制冷机组的蒸汽显热或是显热加部分潜热来一次性加热或循环加热到水的指定温度。该形式主要应用于中央空调冷水机组。对于我们自身而言，我们只能够通过制作模型来进行实验，因此我们会通过选购各种材料、制作比例模型来进行探究。这一课题通过实

4、验可以得出较为理想客观的结论，因此我们将构造一个空调机组的模型，将整个机组按照比例缩小，再通过具体的实验来获得数据，从而找到优良的冷凝热回收方式。二、实验设计及仪器2.1模型设计及方案：12图1-1——基础方案，其中为热源（模拟空调的压缩机），周围用容器盛装水，为导热液体介质（可以是水），用于传导热能。这一套装置希望通过单纯的热能转移使得空调的冷凝热对家用水进行加热，但这一方案并不实际，因为家庭中没有这么大的空间安装这一整套水流运输装置，因此由图1-1中的方案引申出图1-2中的方案和图1-3中的方案。图1-2——为恒温热源（模拟空调压缩机），由放置在导热液体介

5、质中的容器盛装，为温差发电片，为恒温冷源。该方案通过将空调冷凝热转化为电能并最终以电能的形式加以利用，能量的损耗主要在热能通过温差发电片转化为电能这一过程中，最后通过伏特表和安培表来测量纯电阻R的电功率（热功率），从而通过（能源利用效率=电阻产生的热能/热源损失的热能）这一公式计算出最终的能源利用效率。12图1-3——左半部分的装置同图1-2，为热电阻。该方案在图1-2的方案的基础上进行进一步的提升，将热能转化为电能后再转化为热能。这一方案的好处是通过电能实施热能的传递，而不是单纯地利用导热介质进行热能传导，十分节省空间。但是该方案也存在一定的问题，能源的损耗

6、率会高于图1-2中的方案，因为进行了更进一步的能量形式的转化。2.2实验仪器、部件介绍2.2.1温差发电片的性能测试实验器材：玻璃烧杯，铝制散热片，温差发电片，多用电表，简易电子测温器，70℃-80℃的热开水，20℃的常温水和冰块。根据实际情况，我们打算将温差发电片的热接收端和冷接收端的温差设置在大约60℃。首先，我们用大约75℃的热水和大约20℃的常温水通过导热装置（铝箔，导热膜）与温差发电片的两端接触。12我们将从开水机里取出的开水直接倒在玻璃烧杯中，放置在温差发电片的上部热接收端，再将散热片放置在温差发电片的冷接收端，此时用测温器测得的水温大约在75℃，

7、而散热片的温度在20℃，多用电表读出的电流值为0.2A，电动势值为1.2V。此时的理论温差值在40℃左右（因为玻璃烧杯外壁的温度会比内壁温度低一些），网络提供的参数值为，在温差为40℃时，温差发电片的电流输出值应在0.4A左右，我们的实验测量值和网络提供参数值相差非常大，因此我们需要找到原因。我们首先考虑到的便是玻璃烧杯的材质会导致发电片热接收端接收到的温度远远低于水温，而散热片的温度在实验过程中也会缓慢上升，因此实际的温差值会低于预期。我们首先改进了第一步，不用玻璃烧杯，而将热水直接倾倒在发电片的热接收端（为保护发电片，我们用了导热硅脂和导热膜保护在发电片表

8、面），而冷接收端仍然与散热片接触，此时