1、暖通空調(diào)熱泵技術,HEAT PUMP,王浩 主講,TEL第二章 熱泵的理論循環(huán),2-4 布雷頓熱泵循環(huán) ,2-3 蒸汽壓縮式熱泵的理論循環(huán) ,2-1 逆卡諾循環(huán) ,2-2 勞倫茲循環(huán) ,2-5 斯特林循環(huán) ,2-6 吸收式熱泵理論循環(huán) ,2-8 CO2跨臨界熱泵循環(huán) ,2-7 溫差電熱泵 ,第二章 熱泵的理論循環(huán),(a)熱泵裝置 (b)制冷裝置 (c)同時供冷供熱聯(lián)合循環(huán)機,熱泵系統(tǒng)的性能主要用制熱性能系數(shù) 來表示,圖2-2 制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的 溫度區(qū)間比較,（2-5）,（2-6）,同時兼有制冷機和熱泵功能的熱力機稱為聯(lián)合循環(huán)機，這類機器可同時制冷和制熱，即冷卻一個

2、物體的同時又加熱另一個物體。,圖2-3 被加熱物體溫度升高時， 熱泵循環(huán)的T-s圖,高溫熱源溫度提高至TH時，循環(huán)耗功增加W（面積25632），熱泵的制熱量也增加了W。,圖2-4 有傳熱溫差的熱泵循環(huán),有溫差的傳熱是不可逆過程，由兩個等熵過程和兩個等溫過程組成的循環(huán)1-2-3-4-1是具有外部不可逆的逆卡諾循環(huán)，其制熱性能系數(shù) 為：,由于THTH,TATH-TA，因此與無溫差的逆卡諾循環(huán)相比，hh。當兩個循環(huán)具有相同制熱量時，Q2相同時，多耗功為：,圖2-5 兩相區(qū)的逆卡諾循環(huán),當高溫熱源的溫度低于工質(zhì)的臨界溫度時，工質(zhì)可以在兩相區(qū)內(nèi)實現(xiàn)逆卡諾循環(huán)。 這時，等溫壓縮過程和等溫膨脹過程可以用兩個

3、等壓下的相變過程來代替。,過程2-3是冷凝器內(nèi)等壓等溫凝結過程，放出凝結熱QC，即為熱泵的供熱量Qh，冷凝過程中的壓力稱為冷凝壓力，與之對應的飽和溫度稱為冷凝溫度。,過程4-1是蒸發(fā)器內(nèi)的等壓等溫汽化過程，從環(huán)境介質(zhì)中吸取熱量，蒸發(fā)器吸熱Qe即為循環(huán)制冷量。蒸發(fā)器中的汽化壓力即為蒸發(fā)壓力pe，,過程1-2，3-4分別是絕熱壓縮和絕熱膨脹過程,2-2 勞倫茲循環(huán) 1894年，蘇黎士工程師H.勞倫茲提出一側以冷凍鹽水，另一側以冷卻水為熱源的變溫熱源制冷機的理想循環(huán)，他當時稱為多變循環(huán)。該循環(huán)由兩個絕熱過程和兩個多變過程組成，其多變過程要保證過程的溫度變化與外界熱源的溫度變化一致。勞侖茲循環(huán)的制熱性

4、能系數(shù)大于具有溫差的逆卡諾循環(huán)的制熱性能系數(shù)。,變溫熱源時的逆向可逆循環(huán) 勞倫茲循環(huán) 組成：由兩個和熱源之間無溫差的熱交換過程和兩個等熵過程所組成的逆向可逆循環(huán)。它是消耗功最小、性能系數(shù)最高的熱泵循環(huán)。 高溫熱源與低溫熱源均為理想的可變,圖2-6 勞倫茲循環(huán),熱源溫度可變時的逆向可逆循環(huán)勞倫茲循環(huán),（2-15）,2-3 蒸汽壓縮式熱泵的理論循環(huán) 說明：同壓縮式制冷循環(huán),圖2-9 蒸氣壓縮式熱泵的理論循環(huán) （a）在T-s圖上的表示；（b）在lgp-h圖上的表示,2-4 布雷頓熱泵循環(huán) 組成：由兩個等壓過程和兩個等熵過程組成。（圖2-10、圖2-11及公式2-2127） 說明：最早的空氣制冷機是封

5、閉的布雷頓循環(huán)。,圖2-11 布雷頓熱泵理論循環(huán)的p-v圖與T-s圖,（2-27）,2-5 斯特林循環(huán)（簡介） 組成： 由兩個等溫和兩個等容過程組成，主要用于低溫系統(tǒng)，圖2-12及公式2-282-32。 說明： 1816年由斯特林提出，最初用于熱機。1861年柯克提出斯特林制冷循環(huán)。 近年來，也在研究用斯特林循環(huán)的動力機，驅(qū)動壓縮式熱泵的熱泵機組。,由兩個等溫和兩個等容過程組成,2-6 吸收式熱泵理論循環(huán) 說明：與壓縮式熱泵循環(huán)比較 Qh=Qc+Qa、h 差別,（a）蒸氣壓縮式熱泵 （b）吸收式熱泵 圖2-13 吸收式熱泵與壓縮式熱泵簡圖 A-吸收器；C-冷凝器；E-蒸發(fā)器；F-節(jié)流閥；G-發(fā)

6、生器；H-溶液熱交換器；M-壓縮機；P-溶液泵,兩個循環(huán)： 一個是制冷劑循環(huán)：從發(fā)生器出來的高溫高壓制冷劑蒸汽，進入到冷凝器當中，被冷凝，熱量被帶走，用來供熱（QC）；而后經(jīng)節(jié)流機構節(jié)流，溫度和壓力進一步降低，進入到蒸發(fā)器當中，吸取冷水的熱量（Qe），汽化成蒸汽。 另一個是溶液循環(huán)：即發(fā)生器的濃溶液（制冷劑含量少的溶液）經(jīng)節(jié)流進入吸收器，在低壓的情況下，吸收蒸發(fā)器來的低壓蒸汽，在吸收的過程中，放出熱量（Qa），所形成的稀溶液由溶液泵（消耗功WP）提高壓力送回發(fā)生器。在發(fā)生器當中，加入熱量Qg，以產(chǎn)生出制冷劑蒸汽。,由能量守恒得,忽略WP,制熱系數(shù)得,制冷系數(shù)得,1-2 外加熱量加給發(fā)生器中的稀溶液 2-3-4過程為制冷劑冷凝放熱 4-5 節(jié)流 5-6 吸收低溫熱源熱量 6-7-8為制冷劑蒸汽被吸收器吸收，進一步放熱 8-1 為稀溶液經(jīng)深液熱交換器升溫,圖2-15 有溶液熱交換器的吸收式熱泵圖式,2-7 溫差電熱泵 說明：同溫差電制冷循環(huán) 講解：Qh 、h的差別 由于成本高、效率低以及可靠性差，妨礙了溫差電熱泵的普遍應用，只能用于功率低、體積小、噪音低的特殊場合。,圖2-l6 溫差電熱泵示意圖,2-8 CO2跨臨界熱泵循環(huán) 說明：CO2的臨界溫度接近環(huán)境溫度，根據(jù)循環(huán)的外部條件，可實現(xiàn)三種循環(huán)。 亞臨界循環(huán)（Subcritical Cycle