蒸气压缩式热泵热力计算报告
实验6 蒸汽压缩制冷
实验6 蒸汽压缩制冷(热泵)装置性能实验
一、实验目的
1. 了解蒸汽压缩制冷(热泵)装置。学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验任务
1. 测定水冷式单级蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。
2. 了解壳管式换热器的性能,节流阀的调节方法和性能。
3. 了解热泵循环系统的流程和制热系数的概念。
三、实验原理
该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成,制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。热力学第二定律指出:“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。本实验用制冷装置,需要消耗机械功。用工质进行制冷循环,从而获得低温。蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。鉴于实际设备存在的各种实际损失,故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环
1. 理论制冷系数
图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。1-2未压缩过程,2-3-4为制冷剂冷凝过程,4-5为节流过程,5-1为吸热蒸发。理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比:
ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1)
2. 实际制冷系数
实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比:
εγ= Q0/N =εηiηmηdηm0
式中ηi为压缩机的指示效率,ηm为压缩机的机械效率;ηd为传动装置效率;ηm0为电机效率。实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2~2/3
3.工作原理
1)工作过程
单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后,汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、
蒸汽压缩式制冷的热力学原理
• 蒸汽压缩式制冷的理论循环由两个定压过程组成,一个是绝热过程;另 一个是绝热节流过程.理论循环与逆卡诺循环相比较,有以下特点:
• (1)用膨胀阀代替膨胀机. • (2)用干压缩代替湿压缩. • (3)传热过程为等压过程,且传热过程有温差. • 蒸汽压缩式制冷的理论循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成
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第一节 理想制冷循环
• 实际上,蒸汽压缩式制冷采用逆卡诺循环有许多困难,主要有以下几点: • (1)压缩过程是在湿蒸汽区中进行的,危害性很大.这是因为压缩机吸
入的是湿蒸汽,在压缩过程中必然产生湿压缩,而湿压缩会引起液击现 象,使压缩机遭到破坏.所以在实际蒸汽压缩式制冷循环中采用干压缩, 即进入压缩机的制冷剂为干饱和蒸汽或过热蒸汽. • (2)膨胀机不经济.这是因为进入膨胀机的是液态制冷剂,一则它的体 积变化不大,再则其机件特别小,摩擦阻力大,以致使所能获得的膨胀功 常常不足以克服机器本身的摩擦阻力.所以在实际蒸汽压缩式制冷循 环中采用膨胀阀代替膨胀机. • (3)无温差传热实际上是不可能的.这是因为冷凝器和蒸发器不可能有 无限大的传热面积.所以在实际蒸汽压缩式制冷循环的传热过程中是 有温差的,即蒸发温度低于被冷却介质的温度,冷凝温度高于冷却介质 的温度.
第五章 蒸汽压缩式制冷循环
具有吸气过热的制冷循环
三、回热循环的影响
1、定义:让从蒸发器出来的低温低压的制冷 剂蒸气与从冷凝器出来的高温高压制冷剂 液体进行热交换,使液体产生过冷、蒸气 产生过热。这样的制冷循环称为回热循环。
2、回热循环工作原理图 3、回热循环的p-h图 4、回热循环热力学性能分析
结论: 对R12制冷剂,采用回热循环其制冷 系数是提高的;对R22,制冷系数基本不变; 对R717,制冷系数是降低的。
三、四通转换阀在制热时的工作原理
2、蒸气压缩式制冷机的工作原理
工作原理:在一个封闭系统中,只消耗 压缩机的压缩功就能反复实现制冷剂的状态 有气体→液体,再由液体→气体的转变,正 是利用制冷剂状态的改变实现从低温处吸热, 向高温处放热,从而实现制冷。
第二节 蒸气压缩式制冷的理论循环
一、制冷剂压焓图(p-h图) 一点:临界点 二线:饱和液体线和饱和蒸汽线 三区:过冷液体区、湿蒸气区和过热蒸气区 五态:过冷液体、饱和液体、湿蒸气、饱和 蒸汽和过热蒸气 六线:等压线、等焓线、等干度线、等容线、 等熵线和等温线
(4)制冷剂的毒性和可燃性; (5)制冷剂运行压力; (6)制冷剂的热力性能; (7)与系统所用材料的相容性; (8)与润滑油的互溶性和相容性。
第五节 热泵的工作原理
一、热泵的工作原理
制冷循环是利用吸取热量而使被冷却 对象的温度低于环境温度,达到制冷目的。 热泵循环与制冷循环的原理是一致的,其 区别仅在于工作的温度环境不同,其目的 也有所不同。它是利用某种工质的状态变 化,从较低温度的热源吸取一定热量,通 过一个消耗功或热量的补偿过程,向较高 温度的热源放出热量。
第二类热泵热力计算
第二类热泵热力计算
(实用版)
目录
一、热泵的基本概念与分类
二、第二类吸收式热泵的工作原理与特点
三、热力计算的重要性与方法
四、第二类吸收式热泵的热力计算实例
五、总结
正文
一、热泵的基本概念与分类
热泵是一种能从低温热源吸收热量,并将其提升至高温并释放出去的设备。根据热泵的工作原理和吸热方式,热泵可以分为三类:第一类压缩式热泵、第二类吸收式热泵和第三类热电热泵。其中,第二类吸收式热泵是利用吸收剂对气体进行吸收和释放,从而实现热量的吸收和释放。
二、第二类吸收式热泵的工作原理与特点
第二类吸收式热泵主要由蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器四个部分组成。在热泵工作过程中,吸收剂在蒸发器内吸收低温热源的热量,形成蒸汽,然后进入吸收器,与高压气体混合,实现热量的吸收。接着,吸收剂在发生器内释放出吸收的热量,高压气体则被冷凝器冷凝成液体,从而实现热量的释放。
第二类吸收式热泵的特点是:1.能在较低的温度下工作,适用于低温热源的利用;2.结构简单,运行可靠性高;3.节能环保,无污染排放。
三、热力计算的重要性与方法
热力计算是热泵设计、运行和优化的重要环节,其目的是为了确定热
泵的工作参数,以达到最佳的节能效果。热力计算主要包括以下几个方面:1.热泵的热力学循环分析;2.热泵各部件的热工参数计算;3.热泵的性能评价。
热力计算的方法主要有两种:实验法和模拟法。实验法是通过搭建实验系统,对热泵的性能进行测试和分析;模拟法则是利用计算机软件(如焓熵图)对热泵的性能进行模拟和计算。
四、第二类吸收式热泵的热力计算实例
以某第二类吸收式热泵为例,其设计参数如下:蒸发温度 t1=20℃,冷凝温度 t2=60℃,吸收温度 t3=40℃。假设热泵的燃料为天然气,其热值为 q=35 MJ/m。
第1章蒸气压缩式制冷的热力学原理概要
第4章 制冷技术
第一节 蒸气压缩式制冷的热力学原理
1、蒸气压缩式制冷的工作原理
任何液体在沸腾过程中将要吸收热量,液体的沸腾温度(即饱和温度)和吸热量随液体所处的压力而变化,压力越低,沸腾温度也越低。而且不同液体的饱和压力、沸腾温度和吸热量也各不相同。
只要根据所用制冷液体(称制冷剂)的热力性质,创造一定的压力条件,就可以在一定范围内获得所要求的低温。
要实现制冷循环必须要有一定的设备,而且要以消耗能量作为补偿。蒸气压缩式制冷循环就是用压缩机等设备,以消耗机械功作为补偿,对制冷剂的状态进行循环变化,从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。
研究蒸气压缩式制冷循环的主要目的,是为了分析影响制冷循环的各种因素,寻求节省制冷能耗的途径。
2、 理想制冷循环——逆卡诺循环
逆卡诺循环是使工质(制冷剂)在吸收低温热源的热量后通过制冷装置,并以外功作补偿,然后流向高温热源。逆向循环是一种消耗功的循环,制冷循环就是按逆向循环进行的,在温—熵或压—焓图上,循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。
逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热(等熵)过程组成,是一种理想循环。 逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环,它不考虑工质在流动和状态变化过程中的内部和外部不可逆损失。虽然逆卡诺循环无法实现,但是通过该循环的分析所得出的结论对实际制冷循环具有重要的指导意义。
3、逆卡诺循环必须具备的条件
利用液体气化制冷的逆卡诺循环必须具备的条件是:高、低温热源温度恒定;工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差;工质在流经各个设备时无内部不可逆损失;膨胀机输出的功为压缩机所利用。作为实现逆卡诺循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机和蒸发器。
第二章 蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理
氨(NH3)R717
二氧化碳(CO2)R744 水(H2O)R718
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制冷剂热力参数表
制冷剂饱和状态下热力性质表 R134a饱和状态下热力性质表
温度 t(℃) 绝对压力 p(kPa) 比 容 液体υf (L/kg) 0.67873 0.67999 0.68126 0.68253 0.68382 蒸气υg (m3/kg) 1.05020 0.98961 0.93311 0.88038 0.83114 比 焓 液体hf (kJ/kg) 127.283 128.380 129.481 130.586 131.695 蒸气hg (kJ/kg) 360.230 360.862 361.494 362.127 362.759 汽化潜热 hfg (kJ/kg) 232.948 232.482 232.013 231.540 231.064 比 熵 液体sf (kJ/(kg· K)) 0.70139 0.70652 0.71165 0.71677 0.72188 蒸气sg (kJ/(kg· K)) 1.79427 1.79212 1.79002 1.78797 1.78596
W=Q2-Q1=(T2-T1)(sb-sa)M
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制冷性能系数:
C O Pc
蒸气压缩式制冷的热力学原理
与工质种类无关
大小只取决于两个热源的温度; T0↗或Tk↘
Refrigeration Technique
TO,Tk越接近越好
εc ↗
张进制作
理想制冷循环
高温热源Tk (环境)
Qk
Q0 To Tk c (1 ) Qg Tk T0 Tg
高温热源Tk (环境)
Qk
驱动热源Tg
Refrigeration Technique 张进制作
理想制冷循环
四、理想制冷循环(逆卡诺循环)
首先工质在T0下从冷源(即被冷却物体)吸取热量q0, 并进行等温膨胀4-1,然后通过绝热压缩1-2,使其温度由T0 升高至环境介质的温度Tk, 再在Tk下进行等温压缩2-3,并向 环境介质(即高温热源)放出热量qk, 最后再进行绝热膨胀3-4,使其温度 由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4, 从而完成一个循环。
T0的变化比Tk的变化对循环的制冷系数影响更大
Refrigeration Technique
张进制作
理想制冷循环
Tk’ — 冷却介质的温度 Tk Tk' T0’ — 被冷却介质的温度 逆卡诺循环:1’-2’-3’-4’-1’ Tk — 冷凝器中制冷剂的温度 T0' T0 — 蒸发器中制冷剂的温度 T0 有传热温差的循环:1-2-3-4-1 耗功量: 增加 阴影面积 制冷量: 减少 1-1’-4’-4-1
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图
膨胀阀具有自动调节功能,在蒸发器温度高的时候开启量孔大,温度低时,膨胀 阀里的量孔通过调节针阀伸缩来调节冷媒流动。达到制冷温度的基本恒定
高压阀:当系统压力超过规定值时,安全阀打开,将系统中的一部分气体排入大 气,使系统压力不超过允许值,从而保证系统不因压力过高而发生事故 低压开关:在没冷媒(制冷剂)时不让压缩机工作以保护压缩机的.
7
空调的工作原理:从压缩机出来的高温高压制冷蒸汽通过高压软管进入冷凝器; 由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度,借助于冷凝风扇的作用,在冷凝器 中流动的制冷剂的大部分热量被车外空气带走,从而高温高压气体被冷凝成低温 高压的液体。这种低温高压液体流过节流膨胀阀时,由于节流作用,体积突然变 大而降压,变成低压低温的雾状液体进入蒸发器,并在定压下汽化,由于制冷剂 在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风,故它能吸收管外空气中的热 量,从而使流经蒸发器的空气温度降低,从而产生制冷降温效果,汽化了的制冷
目前,制冷机与热泵广泛采用蒸气压缩式制 冷技术 制冷机与热泵的设计、控制、运行与管理的 理论基础是“压焓图”和“性能图”
2019/7/25
清华大学建筑学院建筑技术科学系
10
第二节 lgp-h图及其应用
2019/7/25
11
1.制冷剂的 lgp-h图
蒸汽压缩式制冷-热泵系统的压焓图与性能图_图文
浮球阀 蒸发器
2 油分离器 1
冷凝器 高压贮液器
压缩机
气液分离器 7
5
3 4
膨胀阀
H
6
回热器
去压缩机 高压液体 水、载冷 剂传热管
液态制冷剂
pk
3
6
p0 54 x4
tk
2
7
t0
1
x7
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
38
液泵供液制冷循环
• 具有可实现远程输送制冷剂、蒸发器安装位置不受限制、强化管内换热 、有利于顺利带油等优点
Pin
水
热
RM
Pin
H1
Qe
0
source / fridge
• 消耗能量
• 消耗能量
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
4
制冷机与热泵的相互关系
• 相同点
– 热力学原理相同(如:蒸气压缩式制冷原理) – 结构相同(四大主要部件+制冷剂)
• 不同点
– 使用目的(功能)不同
• 制冷机:吸收蒸发潜热,降温、除湿 • 热泵:释放冷凝潜热,升温
– 与经济性、安全性作用域密 切相关
*
清华大学建筑学院建筑技术科学系
29
多联机的作用域(计算结果)
多联机类型
作用域(m)
连接管之间的关系
蒸气压缩式制冷的热力学原理
T T'k
3 qk
2
∑w
• 循环净耗功量为:
T'0 4
1
q0
0
wwc we qk q0
b
as
Tk' sasbT0'sasb
Tk' T0' sasb
制冷循环性能指标:制冷系数
的定义:单位耗功量所获取的冷量
q0
W
T T'k
T'0
3 qk 2
∑w
4
1
q0
0
b
as
制冷循环性能指标
➢对于逆卡诺循环制冷系数c' :
蒸气压缩式制冷的热力学原理
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液体气化制冷原理
➢气化:液体转变为气体的物态变化称 为气化蒸发和沸腾气化时需吸收气化 潜热
➢气化潜热:1kg液体气化时所吸收的
热量
液体气化制冷原理
✓液体的压力不同其饱和温度即沸点也不
➢3离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压 力下的饱和蒸气离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷 凝压力下的饱和液体;
➢4制冷剂在管道内流动时没有流动阻力损失忽略动 能变化除了蒸发器和冷凝器内的管子外制冷剂与管外 介质之间没有热交换;
➢5制冷剂在流过节流装置时流速变化很小可以忽略 不计且与外界环境没有热交换
蒸汽热泵 热效率
蒸汽热泵热效率
引言
蒸汽热泵是一种高效利用能源的热泵技术,利用蒸汽作为工质,在供热系统中实现能源的转换和传递。本文将详细介绍蒸汽热泵的工作原理、热效率的评估方法以及提高热效率的措施。
一、蒸汽热泵的工作原理
蒸汽热泵利用蒸汽的相变特性和热力学循环原理,实现热能的高效传递。其工作原理可以分为以下几个步骤:
1. 蒸汽压缩
蒸汽从低温状态进入蒸汽压缩机,通过机械压缩提高其温度和压力。蒸汽的压力提高后,其温度也会相应升高。
2. 热交换
高温高压蒸汽通过热交换器与低温水进行热交换。在热交换过程中,蒸汽释放出其携带的热能,使水的温度升高。
3. 蒸汽减压
高温高压蒸汽经过热交换后,进入蒸汽减压阀,通过减压使其温度降低,进而实现蒸汽的液化。
4. 蒸汽液化
蒸汽在减压阀的作用下,从气态转变为液态。此时,蒸汽释放出的潜热还可以被进一步利用。
5. 蒸汽膨胀
液态蒸汽进入蒸汽膨胀阀,通过膨胀过程使其温度和压力降低。
6. 再次热交换
低温低压的蒸汽与冷水再次进行热交换,使冷水的温度进一步升高。同时,蒸汽被再次加热,进而完成一个热力学循环。
二、蒸汽热泵热效率的评估方法
蒸汽热泵的热效率是衡量其能源利用效率的重要指标。常用的评估方法包括:
1. COP系数
COP(Coefficient of Performance)指的是单位制热量需要的单位能量消耗,是衡量热泵能效的重要参数。蒸汽热泵的COP系数可以通过以下公式计算:
COP = Qh / W
其中,Qh为供热量,W为耗电量。COP系数越高,代表单位能源转化为热能的效果越好。
2. 一次能源利用系数
蒸气压缩式热泵工作原理
空气: tk= tcia+(5~10)℃ 液体:t0= (tciw+ tcow )/2+(4~6)℃ 一般:tsh= t0+(5~8)℃ 氟利昂: tsh= t0+15 ℃
trc= tk-(3~5)℃
tsh的确定:
trc的确定:供热介质温度和再冷却器的传热温差。
第2章 蒸气压缩式热泵的工作原理
第2章 蒸气压缩式热泵的工作原理
用膨胀阀代替膨胀机
原因:膨胀功小;简化装臵、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。
第2章 蒸气压缩式热泵的工作原理
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。
压焓图的应用 蒸气压缩式热泵理论循环的热力计算
第2章 蒸气压缩式热泵的工作原理
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
第2章 蒸气压缩式热泵的工作原理
压焓图的组成
纵坐标:压力 横坐标:焓
lgP t C s x v
O2+O=O3
一个Cl能破坏10万个O3。
蒸气压缩式制冷循环热力计算讲解
2
4
1
Q 0 77.8 th 4.8 Pth 16.2
h4=257.9
h1=418
h h2=451.3
3 3/ 2/ 2
Pth=MRwc=MR( h2 – h1 )
理论制冷系数εth
kw
Po
4
qo qk
1 wc
Q 0 q0 h1 h4 th Pth wc h2 h1
h
h3 h4
h1
h2
蒸汽压缩制冷理论循环热力计算
例题:某小型冷库制冷量77.8kw,采用
氨压缩制冷,工作条件如下:
蒸气压缩式制冷理论循环的 热力计算
建筑设备与市政工程学院
2015.06
蒸汽压缩制冷理论循环热力计算
制冷剂单位质量制冷能力q0
q0 = h1 - h4 kJ/kg
制冷剂单位质量放热量qk
lgP
Pk Po
3
3/
2/
2
qk = h2 – h3 kJ/kg
单位质量制冷剂压缩机的耗功量wc
4
qo qk
h4=257.9 h1=418
h h2=451.3 Po
lgP
Q0=77.8kw
Pk
3
2
4
1
蒸汽压缩制冷理论循环热力计算
【解】
蒸汽压缩式热泵循环演示实验报告
蒸汽压缩式热泵循环演示实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过蒸汽压缩式热泵循环演示,了解热泵的基本原理、循环过程及其应用。
二、实验原理
1.热泵基本原理
热泵是一种能将低温的热量转移到高温的装置,其基本原理是利用制冷剂在低温下吸收热量,然后在高温下释放热量。通过循环运行,将室内空气中的低温热量吸收到制冷剂中,再经过压缩和冷凝使制冷剂释放出高温热量,从而实现室内加热。
2.蒸汽压缩式热泵循环过程
蒸汽压缩式热泵主要由四个部分组成:蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀。制冷剂在蒸发器中吸收室内空气中的低温热量后变成气态,然后被压缩机压缩成高温高压气体,在冷凝器中放出高温高压状态下所含有的大量潜在能并且变成液态,通过节流阀使其压力降低,回到蒸
发器中再次吸收热量,完成一个循环过程。
三、实验器材
1.蒸汽压缩式热泵演示装置
2.温度计
3.压力表
4.计时器
四、实验步骤
1.打开蒸汽压缩式热泵演示装置的电源,启动压缩机。
2.观察温度计和压力表的读数,并记录下来。
3.在一定时间内记录下温度和压力的变化情况。
4.关闭电源,停止实验。
五、实验结果及分析
在实验过程中,我们记录了不同时间点下的温度和压力数据,并进行
了分析。根据数据分析结果,我们得出以下结论:
1.随着时间的推移,蒸汽压缩式热泵循环过程中制冷剂的状态不断变化。初次进入蒸发器时制冷剂为低温低压状态下的气态,在经过一系列循
环后,在冷凝器中变成高温高压状态下所含有的大量潜在能并且变成
液态。
2.在循环过程中,制冷剂的温度和压力呈现出周期性变化。在蒸发器中,制冷剂的温度和压力逐渐升高;在压缩机中,制冷剂的温度和压力急
高能效比多功能热泵教学实验报告-工程热力学
高能效比多功能热泵空调教学实验
实验报告
(汽72 2017010794 赵超)
一、实验目的
1.了解蒸汽压缩式制热循环工质状态的变化及循环全过程的基本特征;2.实验测定,进行制热循环的热力计算;
3.视镜观察制冷工质的蒸发、冷凝过程及节流后的二相流型和流动状态;4.理论联系实际,加深了解制热循环系统的组成。
二、观察两相流型,记录数据
根据R410A的相关计算软件可知:
情况1:Tc = 43.84353 ℃,Te = 2.9964 ℃
情况2:Tc = 59.73087 ℃, Te = 0.360657℃
三、数据处理与计算
情况一:
(1)实验工况时的制热量Qw:
其中,ρ为自来水密度,ρ = 1000kg/m3;自来水流量V w = 4.80L/min;冷凝器水侧出口温度t3 = 53.70℃;回热器自来水入口温度t1 = 25.69℃。
Qw = 103 × 4.8×4.1828 × (53.70-25.69)/60000 = 9.37 kW
(2)实际制热系数/能效比ε
ε = Qw / Nt =9.37/1.260= 7.44
情况二:
(1)实验工况时的制热量Qw:
其中,ρ为自来水密度,ρ = 1000kg/m3;自来水流量V w = 7.01L/min;冷凝器水侧出口温度t3 = 58.68℃;回热器自来水入口温度t1 = 25.36℃。
Qw = 103 × 7.01×4.1828 × (58.68 – 25.36)/60000 = 16.28 kW
(2)实际制热系数/能效比ε
ε = Qw / Nt =16.28/1.575= 10.34
压缩式热泵回收电厂循环冷却水余热计算分析
图1 压 缩 式 热 泵 系 统 原 理 图
体 在 压力 不变 的情 况 下不 断 吸 收 低 位 热 源 ( 即循 环 水 池 中 的循环 冷却 水 ) 的热 量 而又汽 化成 蒸气 , 蒸 气 又 被压 缩 机 吸入 。这样 , 热 泵 工质 在 系 统 内完 成 了
一
个 热泵 循环 , 即压缩 、 冷凝 、 节 流 和汽 化 四个过 程 。
由于现有 的 吸收式 热 泵制 热系 数远 低 于压缩 式热 泵 , 而 电驱 动压缩 式 热泵 消耗 了高 品位 的电能 , 所
以选 取 消耗较 低 品位热 能 的蒸 气驱 动压 缩式 热 泵作 为本 文 的研 究 对象 。
必要 性
1 蒸 汽压 缩 式 热泵 系统
图1 所示 为压缩 式 热 泵 用 于发 电厂 循 环冷 却 水 系统 中 的连 接形 式 , 其 工 作 过程 为 : 热 泵 系 统 蒸 发 器 内产 生低温 低 压 的 热 泵 工 质 蒸 气 , 经 过 压 缩 机 压 缩 后其 温 度 和压 力 升 高进 入 冷 凝 器 ; 在 冷 凝 器 内热 泵
文献标识码 : A 中图 分 类 号 : T K 1 1 + 5
火力 发 电厂循 环冷 却水 虽然 温 度较低 , 但 是 由于 其循 环水 量较 大 , 其所 携带 的热 量 巨大 。为 了提 高 能源 综合 利用 率 , 利用 热泵 技术 提 取 电 厂循 环 冷 却水 的低 温 热 量 , 用 于供 热 ( 采 暖、 生活 热 水 等 ) , 能 够 缓解 一些 城市 因采暖带 来 燃气 和 电力资 源 的紧 张局 面 。 由于 凝汽 器循 环水 的温 度一 般 只 比环境 温度 高
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蒸气压缩式热泵热力计算报告
一、题目
某空气/水热泵系统,其制热时的工作条件为:空调用供热水进、出口温度分别为26︒C、40︒C,蒸发器进口空气的干球温度为16︒C,冷凝器出口液体过冷度为6︒C,蒸发器出口气体过热度为10︒C。压缩机的理论输气量V h=35 m3/h,输气系数λ=0.8,指示效率ηi=0.85,机械效率ηm=0.9。工质为R134a。
EES程序及计算结果
t_s1=26 "供热水进口温度"
t_s2=40 "供热水出口温度"
t_ein=16 "蒸发器进口空气干球温度"
deltat_c=6 "冷凝器出口液体过冷度"
deltat_e=10 "蒸发器出口气体过热度"
V_h=35 "压缩机理论输气量"
lambda=0.8 "输气系数"
eta_i=0.85 "指示效率"
eta_m=0.9 "机械效率"
deltat=8 "冷凝器侧和蒸发器侧传热温差"
t_e=t_ein-deltat "蒸发温度"
t_c=(t_s1+t_s2)/2+deltat "冷凝温度"
t_g=t_c-deltat_c "过冷温度"
t_1=t_e+deltat_e "吸气温度"
t_0=t_e
x_0=1
p_0=pressure(R134a,t=t_0,x=x_0)
p_1=p_0
h_1=enthalpy(R134a,t=t_1,p=p_1)
v_1=volume(R134a,t=t_1,p=p_1)
s_1=entropy(R134a,t=t_1,p=p_1)
t_6=t_c
x_6=0
p_6=pressure(R134a,t=t_6,x=x_6)
p_2=p_6
s_2=s_1
h_2=enthalpy(R134a,p=p_2,s=s_2)
t_3=t_g
p_3=p_6
h_3=enthalpy(R134a,t=t_3,p=p_3)
h_4=h_3
q_e=h_1-h_4 "单位质量吸热量"
w_0=h_2-h_1 "单位理论压缩功"
w_e=w_0/eta_i/eta_m "单位实际压缩功"
q_h0=h_2-h_3 "单位理论制热量"
q_h=q_e+w_e "单位实际制热量"
G=V_h/3600*lambda/v_1 "工质循环流量"
Qh=q_h*G "热泵制热量"
P_e=w_e*G "压缩机轴功率"
COP_h=q_h/w_e "热泵实际制热系数"
二、变工况热泵性能分析
1、改变工质种类
表1 热泵性能随工质种类的变化
工质种类单位质
量吸热
量
(kJ/kg)
单位理
论压缩
功
(kJ/kg)
单位实
际压缩
功
(kJ/kg)
单位理
论制热
量
(kJ/kg)
单位实
际制热
量
(kJ/kg)
工质循
环流量
(kg/s)
热泵制
热量
(kW)
压缩机
轴功率
(kW)
热泵实际
制热系数
R134a 163.5 21.72 28.39 185.2 191.8 0.14 26.86 3.975 6.757 R22 172.4 23.37 30.55 195.7 202.9 0.2001 40.61 6.113 6.643 R142b 186.6 24.12 31.53 210.7 218.1 0.0656 14.31 2.068 6.917
三、变工况热泵性能分析
1、变蒸发器进口空气干球温度
表1 热泵性能随蒸发器进口空气干球温度的变化
蒸发器进口空气干球温度( C)
单位质量吸热量
(kJ/kg)
单位理论压缩功
(kJ/kg)
单位理论制热量
(kJ/kg)
制热系数图1-1
图1-2 单位理论压缩功随蒸发器进口空气干球温度的变化
图1-3 单位理论制热量随蒸发器进口空气干球温度的变化
单
位
质
量
吸
热
量
蒸发器进口空气干球温度
单
位
理
论
压
缩
功
蒸发器进口空气干球温度
单
位
理
论
制
热
量
蒸发器进口空气干球温度
图1-4 制热系数随蒸发器进口空气干球温度的变化
2、变供热水进口温度
表2 热泵性能随供热水进口温度的变化
变供热水进口温度( C)单位质量吸热量
(kJ/kg)
单位理论压缩功
(kJ/kg)
单位理论制热量
(kJ/kg)
制热系数图2-1 单位质量吸热量随蒸发器进口空气干球温度的变化
制
热
系
数
蒸发器进口空气干球温度
单
位
质
量
吸
热
量
供热水进口温度