热泵课件第二章热泵的基本工作原理与评价剖析.ppt

2 热泵的基本工作原理与评价 高位能与低位能 热泵的定义 热泵的基本工作原理 热泵的种类与形式 热泵的评价 2.1高位能和低位能 不同取水方案比较 取水方案1 由水坝直接供水。 假设供水量为10 吨/s，且不计机械摩擦损失和管路阻力损失。则方案1不需要外界作功，但将损失掉势能 10 × 100×1000=106 kg.m/s 取水方案2 用水泵从湖中取水，由坝中的水驱动水轮机，水轮机再拖动水泵。 用水坝中的水0.909 吨/s, 其作功值为0.909 ×100×1000=9.09×104 kg.m/s。拖动水轮机，从湖中取水9.09吨,即能完成取水任务。 由此可见，坝中的水和湖中的水，虽然都是水，但其价值是不同的。坝中的水具有作功能力，其价值也高。 能量不仅有数量多少之分，也有质量问题。 不同供热方案的比较 方案1 直接用电加热，则需要10 kW电能。 方案2 采用热泵供热，即用电能拖动热泵机组向室内供热。 假定供热温度45℃，低温物体温度0℃，如果热泵按理想的逆卡诺循环工作，则所需要的电能为1.145kW 不同温度下的能量比较 室温下的4.1868 kJ的热量 100℃下的4.1868 kJ的热量相比，数量相等，但其质量却不同。 综上所述，可以说明以下几点 : 评价能源的价值时，既要看其数量，又要看其质量。能量按其质量可划分为高位能和低位能两种。同样，热源也可分为高位热源和低位热源。 合理地使用高位能的问题是十分重要的。因为实际的能量利用过程有两个特性：量的守恒性和质的贬值性。任何用能过程实质上也可以说成能的量与质的利用过程。要使热能得到合理利用，必须合理使用高位能，必须做到按质用能。 节约能量的途径 ，过去认为不用能即节能，实际上应该提高能量的利用率，“建筑节能”应更准确地表述为“建筑合理用能”。 2.2热泵的定义 目前,标准、论文、书籍中有关“热泵”的定义与内涵却各不相同，常给人们一种模糊不清的热泵概念。因此,有必要做个概念明确的统一定义，其内涵要更全面、更准确。 不同文献中热泵的定义 GB50155-99暖通空调术语标准 “热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”。 在新国际制冷词典(New International Dictionary of Refrigeration) “热泵”的定义是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。 热泵徐邦裕、 马最良等编 “热泵”定义为“靠高位能拖动，迫使热量从低位热源流向高位热源的装置。 《热泵的原理与应用》（郁永章编） “热泵”是把处于低位的热能输送至高位的机械”。 《制冷工程技术词典》（尉迟斌编） 热泵解释为“可连续将热量从温度较低的物体（或环境）传递给温度较高物体的机械”。 热泵定义的剖析与看法 把“热泵”理解为制冷机、制冷系统、装置与机械，各不相同。显然热泵不是制冷机，也不是制冷系统，而应该是一种装置或称为机械。热泵概念的引出应从合理的使用高位能的角度引出。 制冷机可以作为热泵的工作机。因为制冷循环既制造了低于环境温度的物质，并从环境温度下的物体中吸取热量，又制造了高于环境温度的热量，而获得供热效果，形成了所谓的热泵作用。 把“热泵”理解为一种装置或机械还不够，而应明确是一种节能装置或节能机械 热泵的定义与内涵 热泵： 是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。 顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热能、太阳能、工业废热等)转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能（如煤、燃气、油、电能等）的目的。 热泵定义内涵的理解： 热泵虽然需要消耗一定量的高位能，但所供给用户的热量却是消耗的高位热能与吸取的低位热能的总和。因此，热泵是一种节能装置。 热泵可设想如右图所示的节能装置（或称节能机械），由动力机和工作机组成热泵机组。利用高位能来推动动力机（如汽轮机、燃气机、燃油机、电机等），然后在由动力机来驱动工作机（如制冷机、喷射器）运转，工作机像泵一样，把低位的热能输送至高品位，以向用户供热。 热泵既遵循热力学第一定律，在热量传递与转换的过程中，遵循着守恒的数量关系；又遵循着热力学第二定律，热量不可能自发的、不付代价的、自动的从低温物体转移至高温物体。在热泵定义中明确指出，热泵是靠高位能拖动，迫使热量由低温物体传递给高温物体。 2.3热泵的基本工作原理 机械压缩式热泵 吸收式热泵； 蒸汽喷射式热泵； 帖尔帖热泵（热电热泵 吸附式热泵 热泵的制热性能系数： 机械压缩式热泵 （理想情况，卡诺循环） 机械压缩式热泵 （实际循环） 2.4热泵的种类与形式 热泵可按多种特征进行分类 按低位热