暖通空调热泵技术课件(第二章).ppt

暖通空调 热泵技术,HEAT PUMP,王浩 主讲,TEL第二章 热泵的理论循环,2-4 布雷顿热泵循环 ,2-3 蒸汽压缩式热泵的理论循环 ,2-1 逆卡诺循环 ,2-2 劳伦兹循环 ,2-5 斯特林循环 ,2-6 吸收式热泵理论循环 ,2-8 CO2跨临界热泵循环 ,2-7 温差电热泵 ,第二章 热泵的理论循环,(a)热泵装置 (b)制冷装置 (c)同时供冷供热联合循环机,热泵系统的性能主要用制热性能系数 来表示,图2-2 制冷循环与热泵循环的 温度区间比较,（2-5）,（2-6）,同时兼有制冷机和热泵功能的热力机称为联合循环机，这类机器可同时制冷和制热，即冷却一个物体的同时又加热另一个物体。,图2-3 被加热物体温度升高时， 热泵循环的T-s图,高温热源温度提高至TH时，循环耗功增加W（面积25632），热泵的制热量也增加了W。,图2-4 有传热温差的热泵循环,有温差的传热是不可逆过程，由两个等熵过程和两个等温过程组成的循环1-2-3-4-1是具有外部不可逆的逆卡诺循环，其制热性能系数 为：,由于THTH,TATH-TA，因此与无温差的逆卡诺循环相比，hh。当两个循环具有相同制热量时，Q2相同时，多耗功为：,图2-5 两相区的逆卡诺循环,当高温热源的温度低于工质的临界温度时，工质可以在两相区内实现逆卡诺循环。 这时，等温压缩过程和等温膨胀过程可以用两个等压下的相变过程来代替。,过程2-3是冷凝器内等压等温凝结过程，放出凝结热QC，即为热泵的供热量Qh，冷凝过程中的压力称为冷凝压力，与之对应的饱和温度称为冷凝温度。,过程4-1是蒸发器内的等压等温汽化过程，从环境介质中吸取热量，蒸发器吸热Qe即为循环制冷量。蒸发器中的汽化压力即为蒸发压力pe，,过程1-2，3-4分别是绝热压缩和绝热膨胀过程,2-2 劳伦兹循环 1894年，苏黎士工程师H.劳伦兹提出一侧以冷冻盐水，另一侧以冷却水为热源的变温热源制冷机的理想循环，他当时称为多变循环。该循环由两个绝热过程和两个多变过程组成，其多变过程要保证过程的温度变化与外界热源的温度变化一致。劳仑兹循环的制热性能系数大于具有温差的逆卡诺循环的制热性能系数。,变温热源时的逆向可逆循环 劳伦兹循环 组成：由两个和热源之间无温差的热交换过程和两个等熵过程所组成的逆向可逆循环。它是消耗功最小、性能系数最高的热泵循环。 高温热源与低温热源均为理想的可变,图2-6 劳伦兹循环,热源温度可变时的逆向可逆循环劳伦兹循环,（2-15）,2-3 蒸汽压缩式热泵的理论循环 说明：同压缩式制冷循环,图2-9 蒸气压缩式热泵的理论循环 （a）在T-s图上的表示；（b）在lgp-h图上的表示,2-4 布雷顿热泵循环 组成：由两个等压过程和两个等熵过程组成。（图2-10、图2-11及公式2-2127） 说明：最早的空气制冷机是封闭的布雷顿循环。,图2-11 布雷顿热泵理论循环的p-v图与T-s图,（2-27）,2-5 斯特林循环（简介） 组成： 由两个等温和两个等容过程组成，主要用于低温系统，图2-12及公式2-282-32。 说明： 1816年由斯特林提出，最初用于热机。1861年柯克提出斯特林制冷循环。 近年来，也在研究用斯特林循环的动力机，驱动压缩式热泵的热泵机组。,由两个等温和两个等容过程组成,2-6 吸收式热泵理论循环 说明：与压缩式热泵循环比较 Qh=Qc+Qa、h 差别,（a）蒸气压缩式热泵 （b）吸收式热泵 图2-13 吸收式热泵与压缩式热泵简图 A-吸收器；C-冷凝器；E-蒸发器；F-节流阀；G-发生器；H-溶液热交换器；M-压缩机；P-溶液泵,两个循环： 一个是制冷剂循环：从发生器出来的高温高压制冷剂蒸汽，进入到冷凝器当中，被冷凝，热量被带走，用来供热（QC）；而后经节流机构节流，温度和压力进一步降低，进入到蒸发器当中，吸取冷水的热量（Qe），汽化成蒸汽。 另一个是溶液循环：即发生器的浓溶液（制冷剂含量少的溶液）经节流进入吸收器，在低压的情况下，吸收蒸发器来的低压蒸汽，在吸收的过程中，放出热量（Qa），所形成的稀溶液由溶液泵（消耗功WP）提高压力送回发生器。在发生器当中，加入热量Qg，以产生出制冷剂蒸汽。,由能量守恒得,忽略WP,制热系数得,制冷系数得,1-2 外加热量加给发生器中的稀溶液 2-3-4过程为制冷剂冷凝放热 4-5 节流 5-6 吸收低温热源热量 6-7-8为制冷剂蒸汽被吸收器吸收，进一步放热 8-1 为稀溶液经深液热交换器升温,图2-15 有溶液热交换器的吸收式热泵图式,2-7 温差电热泵 说明：同温差电制冷循环 讲解：Qh 、h的差别 由于成本高、效率低以及可靠性差，妨碍了温差电热泵的普遍应用，只能用于功率低、体积小、噪音低的特殊场合。,图2-l6 温差电热泵示意图,2-8 CO2跨临界热泵循环 说明：CO2的临界温度接近环境温度，根据循环的外部条件，可实现三种循环。 亚临界循环（Subcritical Cycle