低温海水源热泵的技术方案分析.pdf

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1、第35卷第3期2014年6月化工装备技术应用研究低温海水源热泵的技术方案分析乔木贾晓敏郭全举谢继红陈东(天津意安消防设备有限公司)(天津科技大学机械工程学院)摘要针对冬季海水温度较低，海水源热泵系统中海水换热器易出现海水侧结冰的问题，提出三个可用于低温海水的技术方案。介绍了三个方案的流程和特点，并对各个方案的初投资及运行维护进行了对比分析．对低温海水源热泵系统的构建提供了较好的参考。关键词海水热泵低温节能换热器传热系数中图分类号TQ051．5AnalysisonTechnicalSchemesofLowTemperatureSeawaterSourceHeatPump

2、sQiooMuJiaXiaominGuoQuanjuXieflhongChertDongAbstract：Inwinter，thelowtemperatureseawatermayfreezeontheseawatersideoftheheatexchangerinheatpumpsystem．Thepaperputsforwardthreetechnicalschemesforthelowtemperatureseawatersourceheatpumpsystem，introducestheflowchaflsandcharacteristicsofthethre

3、eschemes，comparesandanalyzestheinitialinvestmentsandtheoperatingmaintenance，whichcouldprovideapreferablereferenceforthedesignofthelowtemperatureseawaterheatpumpsystems．Keywords：Seawater；Heatpump；Lowtemperature；Energyconservation；Heatexchanger；Heattransfereoe幅Cient海水中吸热，海水有可能在换热过程中结冰而影响0

4、引言系统正常运行。热泵是一种高效制热和供热装置。热泵只需消针对上述问题，本文给出三个可适应低温海水耗少量电能．就可从低温热源中吸收大量低温热能工况的海水源热泵系统技术方案。并对三个方案进并转化为中高温热能．用于供暖、制取热水、物料行了对比分析。干燥和工业加热等场合，可大幅度减少能耗和运行1抛管式海水源热泵系统费用低温热源的特性对热泵性能的影响很大。对于抛管式海水源热泵系统的流程如图1所示。近海地区和企业，海水存量丰富、取用方便、温度由图1可见，比海水温度低的载冷剂进入抛管波动小、比热容大，是很好的低温热源[21。式换热器，在其中吸收管外海水中的热量回到蒸发但冬季海水温

5、度可能较低．部分海区甚至表面器；蒸发器中比载冷剂温度更低的热泵工质从载冷结冰[31，需从冰下取水，此时热泵需从接近冰点的剂中吸热，然后经压缩机升温升压再进入冷凝器放$乔木，女，1980年生，硕士，工程师。天津市，300308。2化工装备技术第35卷第3期作时，另一组对竖板外所结冰进行融除，两组交替工作，从而实现系统的连续高效运行。热剂沉浸竖板式海水源热泵系统的不足之处是需设置海水槽，比抛管式海水源热泵系统要多增加一台海水泵。图1抛管式海水源热泵系统流程3套管式海水源热泵系统热并凝结为液态；被加热的载热剂送至用户处供套管式海水源热泵系统的流程如图3所示。热，液态热泵工质

6、则经节流阀后产生低温低压液体，再从抛管式换热器中来的载冷剂中吸热而变为节流阀一低温低压气体，继续下一个循环。广l]J蒸嚣发蠢器缕篓fl剂——抛管式换热器的优点是可采用非金属材料、成／_-j泵压缩机本低、耐海水腐蚀。可在管外结冰状态下继续工f作。不足之处是传热系数较低，需有适当物体将其在海水中固定，且热泵工质不能直接在管内与海水图3套管式海水源热泵系统流程换热，而需载冷剂循环将海水中蕴含的低温热能输送给蒸发器中的热泵工质。在图3所示的流程中，海水被海水泵送入蒸发器．在蒸发器中被热泵工质吸热后排人海中。热泵2沉浸竖板式海水源热泵系统工质通过蒸发器从海水中吸热后．被压缩机压

7、缩升沉浸竖板式海水源热泵系统的流程如图2所温．然后进入冷凝器将热能传递给载热剂。示。套管式海水源热泵系统的主要特点是套管式蒸发器结构紧凑，传热系数高；海水可与热泵工质直接传热，减少了载冷剂输送环节。需注意的问题是热剂要防止海水在套管式蒸发器内出现结冰工况，因此要求海水在蒸发器内有较高流速且流场均匀(合理设计和操作时，海水可在套管式换热器中实现5℃以上的过冷度而不结冰[41)。4低温海水源热泵系统的技术方案对比分析图2沉浸竖板式海水源热泵系统流程4．1初投资图2中的沉浸竖板式换热器是一个扁平的长方以港口某200m办公建筑用海水源热泵系统形腔体，载冷剂走