蒸气压缩式热泵的工作原理讲义.ppt

第2章 蒸气压缩式热泵的工作原理 2.1 蒸气压缩式热泵理论循环 2.2 蒸气压缩式热泵的工质 2.3 蒸气压缩式热泵的压缩机 2.4 蒸气压缩式热泵机组 2.5 蒸气压缩式热泵的故障分析与处理 2.1 蒸气压缩式热泵理论循环 2.1 .1 引入原因 2.1.2 理论循环的组成 组成：两个等压吸热、放热过程；一个绝热压缩过程；一个绝热节流过程。 工作原理图： 2.1.3 与理想论循环相比较的特点 用膨胀阀代替膨胀机。 蒸气的压缩在过热区进行，而不是在湿蒸气区进行。（用干压缩代替湿压缩） 两个传热过程都是等压过程，并且具有传热温差。（有温差的传热） 用膨胀阀代替膨胀机 原因：膨胀功小；简化装置、便于调节。 措施：用膨胀阀代替膨胀机。 后果：产生两部分节流损失，使制热系数下降。节流损失与（ Tk - T0）和物性有关。 干压缩代替湿压缩 原因： 有效吸气量减少，制冷量降低 破坏压缩机润滑、液击，损坏压缩机。 措施：在蒸发器出口设气液分离器；加大蒸发器的面积；采用回热循环等。 后果：产生过热损失。 具有温差的等压传热 原因：实际换热面积不可能无穷大。 措施：增加相关设备及管路。 后果：即产生节流损失；又产生过热损失。 2.1.4 热力计算 影响热泵性能的主要因素：t0，tk，tsh，Δtrc 压焓图的应用 蒸气压缩式热泵理论循环的热力计算 压焓图的应用 压焓图的引入 用线段表示吸、放热量，功量 直观、方便、清晰 压焓图的组成 蒸气压缩式热泵理论循环在压焓图上的表示 压焓图的组成 纵坐标：压力 横坐标：焓 蒸气压缩式热泵理论循环在压焓图上的表示 蒸气压缩式热泵循环的热力计算（一） 依据：蒸发、冷凝、再冷、压缩机吸气温度，制热量Φh等。 步骤：先求出各状态点参数；再对各环节进行热计算。 内容： 单位质量（容积）制热能力qk（ qvk），kJ/kg （kJ/m3） qvk = qk /v1 =（ h2 - h4 ）/ v1 制冷剂的质量流量Mr： Mr = Φh / qk （kg/s） 制冷剂的体积流量Vr：Vr = Mr v1 = Φh / qv （ m3 /s） 蒸气压缩式热泵理论循环的热力计算（二） 单位质量（容积）制热能力qk （ qvk） 制冷剂的质量流量Mr 制冷剂的体积流量Vr 蒸发器的冷负荷Φo：Φo=Mrqo=Mr（h1 - h4）（ kW） 压缩机的理论耗功量Pth：Pth=Mrwc=Mr（h2 - h1）（ kW） 理论制冷系数ε： ε= Φ0 / Pth = q0 /wc= （h1 - h4 ）/（h2 - h1） 理论制热系数εh： εh= Φh / Pth = qk/wc= （h2 - h4 ）/（h2 - h1） 2.1.5 热泵循环的改善 膨胀阀前液态制冷剂再冷却 回收膨胀功 多级压缩热泵循环 膨胀阀前液态制冷剂再冷却 措施 分析 结果 措 施 设置再冷却器 大型氨制冷系统，单独设置 小型氟利昂系统，适当增加冷凝器面积 采用回热循环 在高温高压端产生液态制冷剂的再冷却 在低温低压端保证了吸气干压缩 分 析 设置再冷却器 工作流程复杂，系统维护相对较难 压缩功没有增加时，单位质量制冷能力增加 采用回热循环 工作流程复杂，初投资增加 压缩功增加，单位质量制冷能力增加 注意 再冷温度、再冷度 过热温度、过热度 结 果 设置再冷却器 节流损失减少 制冷系数提高 采用回热循环 节流损失减少，过热损失增加 制热系数随制冷剂的热物理性质有关，并随其性质的不同而有不同的结果 回收膨胀功 措施：用膨胀机代替膨胀阀 分析： 系统复杂，增加初投资 压缩机耗功率减小，单位质量制冷量增加 结果 节流损失减少 制热系数增加 多级压缩热泵循环 措施： 采用闪发蒸气分离器 设置中间冷却器 分析： 系统复杂，初投资增加， 只有压缩比（Pk/P0）8时采用 结果 过热损失减少 制热系数增加 2.1.6 讨论 t0，tk，tsh，Δtrc如何确定？ 循环过程在T-s图和lgp-h图上如何表示？ 各个状态点及状态参数如何确定？ 基本理论循环、再冷循环、回热循环有何不同？ T-s图和lgp-h图上如何表示热量？ T-s图和lgp-h图上如何表示功量？ 2.1.6 讨论 t0的确定：低温热源温度和蒸发器的结构形式。 空气： t0= teia-（8~12）℃ 液体：t0= teiw-（4~6）℃ tk的确定：供热介质温度和冷凝器的结构形式。 空气： tk= tcia+（5~10）℃ 液体：t0= （tciw+ tcow ）/2+（4~6）℃ tsh的确定： 一般：tsh= t0+