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时间:2020-01-12
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1、热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源改是我们周围的介质——空气、河水、海水,或者是从工业生产设备中排出助工质,这些工质常与周围介质具有相接近的温度。热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的;在小型空调器中,为了充分发挥它的效能,在夏季空调降温或在冬季取暖,都是使用同一套设备来完成的。在冬季取暖时,将空温器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作,见图2一17。 热泵工作原理图[1] 由图2—17中可看出,在夏季空调降温时,按制冷工况运行,由压缩机排出的高压蒸汽,经换向阀(又称四通
2、阀)进入冷凝器,制冷剂蒸汽被冷凝成液体,经节流装置进入蒸发器,并在蒸发器中吸热,将室内空气冷却,蒸发后的制冷剂蒸汽,经换向阀后被压缩机吸入,这样周而复始,实现制冷循环。在冬季取暖时,先将换向阀转向热泵工作位置,于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽,经换向阀后流入室内蒸发器(作冷凝器用),制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热,将室内空气加热,达到室内取暖目的,冷凝后的液态制冷剂,从反向流过节流装置进入冷凝器(作蒸发器用),吸收外界热量而蒸发,蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入,完成制热循环。这样,将外界空气(或循环水)中的热量“泵”入
3、温度较高的室内,故称为“热泵”。上海冰箱厂生产的CKT一3A型窗式空调器,就是一种热泵式空调器。 在图2—17的热泵循环中,从低温热源(室外空气或循环水,其温度均高于蒸发温度to)中取得Q。kcal/h的热量,消耗了机械功ALkcal/h,而向高温热源(室内取暖系统)供应了Qlkcal/h的热量,这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的,即Q1=Q0十ALkcal/h 如果不用热泵装置,而用机械功所转变成的热量(或用电能直接加热高温热源,则所得的热量为ALkcal/h,而用热泵装置后,高温热源(取暖系统)多获得了热量
4、:Q1—AL=Q0,kcal/h 此一热量是从低温热源取得的,如果不用热泵装置,就无法取得这一热量。故用热泵装置旨可节省燃料,又可利用余热。 热泵的工作循环与热机的工作循环正好相反,热机是利用高温热源的能量来产生机械功的,而热泵是靠消耗机械功将低温热源的热量转移到高温物体中去。 若热泵与热机具有两个相同的热源温度,则热机循环的热效率η=AL╱Q1;热机循环的能量指标----热量转换系数φ=Q1╱AL,故φ=1╱η。η值总是小于1的,故φ值是大于1的。 若制冷机与热泵具有两个相同的热源温度,则它们之间的关系为:φ=
5、Q1╱AL=Q0+AL╱AL=ε+1,ε是制冷机的制冷系数。由此可看出,热量转换系数的最小值是吁=1,在此极限情况下Q。=o,即没有从低温热源吸取热量。 作为自然界的现象,正如水由高处流向低处那样,热量也总是从高温区流向低温区。但人们可以创造机器,如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样,采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置,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(温度较高的物体),其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的,所不同的只是工作温度范围不一样。
6、 热泵在工作时,它本身消耗一部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,通过传热工质循环系统提高温度进行利用,而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分,因此,采用热泵技术可以节约大量高品位能源。 在运行中,蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质,工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升,高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时,释放出的热量传递给了储水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器,然后再被蒸发,如此循环往复。 余热利用的强力工具--热泵 水从高处流向低处,热由高温物全传递到低温物体,这是自然规律。然
7、而,在现实生活中,为了农业灌溉、生活用水等的需要,人们利用水泵将水从低处送到高处。同样,在能源日益紧张的今天,为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量,热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中,然后高温物体来加热水或采暖,使热量得到充分利用。 热泵蒸发流程图热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同,通过流动媒体(以前一般为氟利昂,现在由替代氟利昂所代替)在蒸发器、压缩机,冷凝器和膨胀阀等部品中的气相变化(沸腾和凝结)的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。? 具体工作过程
8、如下:①过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量,蒸发成气体媒体。②蒸发器出来的气体媒体经过液压缩机的压缩,变为高温高压的气体媒体。③高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给给高温物体、同时自身变为高压液体媒体。④高压液体媒体在膨胀阀中减压,再变为过热液体媒体,进入蒸发器,循环最初的过程。 热泵的性能一般用制冷系数
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