蒸气压缩式热泵的工作原理.ppt课件

1、第二章，蒸汽压缩热泵的工作原理，2.1蒸汽压缩热泵的理论循环，2.3蒸汽压缩热泵的压缩机，2.4蒸汽压缩热泵机组，2.5蒸汽压缩热泵的故障分析与处理，2.1蒸汽压缩热泵的理论循环，2.1.1介绍原因，2.1.2理论循环的组成，2.1.3与理想循环相比的特点，2.1.4热力计算，2.1.5热泵循环的改进，2.1.6讨论。3、2.1 .1介绍原因，理想热泵循环存在困难：状态点参数的确定、干压缩、膨胀功的恢复、空气热泵循环存在基本缺点。由于空气的比恒压热容量小，循环热容量也小。采用蒸汽压缩热泵循环可以提高(？).组成：两个等压吸热和放热过程；绝热压缩过程；绝热节流过程。工作原理图：2.1.2理论循环

2、组成，5，用膨胀阀代替膨胀机。蒸汽压缩在过热区进行，而不是在湿蒸汽区。(用干压缩代替湿压缩)两种传热过程都是等压的，都有传热温差。(传热带温差)，2.1.3特性与理想循环相比，6、用膨胀阀代替膨胀机，因为膨胀功小；简化设备并便于调整。措施：用膨胀阀代替膨胀机。结果：将产生两部分节流损失，这将降低加热系数。节流损失与(Tk-T0)和物理特性有关。干压缩取代湿压缩。原因是：有效进气量和冷却能力的降低会损坏压缩机的润滑，液击和损坏压缩机。措施：在蒸发器出口设置气液分离器；扩大蒸发器的面积；采用再生循环等。后果：过热损失。温差等压传热。原因是实际传热面积不可能是无限的。措施：增加相关设备和管道。后果：

3、节流损失；过热损失再次发生。影响热泵性能的主要因素：t0，tk，tsh，trc的应用蒸汽压缩热泵理论循环的热力学计算，2.1.4热力学计算，10，压力焓图的应用，压力焓图的引入，用线段表示吸热和放热，直观、方便、清晰的功量。压力焓图的组成。蒸汽压缩热泵的理论循环在压力焓图上。纵坐标：压力焓，状态变化图，等温线及其变化，等熵线及其变化，等容线及其变化，等干燥度线及其变化。12，蒸汽压缩热泵理论循环在压力焓图上的表示，坐标和状态变化图，压缩过程12，恒压放热过程2 3，节流过程3 4，恒压吸热过程4 1、步骤：首先，计算每个状态点参数；然后对每个环节进行热计算。内容：单位质量(体积)热容量qk(q

4、vk)，kj/kg(kj/m3)qvk=qk/v1=(H2-H4)/v1制冷剂质量流量Mr: Mr=h/qk (kg/s)制冷剂体积流量VR: VR=mrv1=h/qv(。蒸汽压缩热泵理论循环的热力学计算(2)，单位质量(体积)热容量(qk)制冷剂质量流量Mr制冷剂体积流量Vr蒸发器冷却负荷o: o=mrqo=Mr (h1-H4) (kw)压缩机理论功耗PTH: PTH=mrwc=Mr (H2-h1) (kw)理论制冷系数：=0/Pth=q0/Wc=(h1-h4 )/(h2-h1)理论加热系数H: H=H/PTH=QK/WC=(H2-H4)，15，2.1.5热泵循环的改进，多级压缩热泵循环，其

5、中液体制冷剂在膨胀阀之前被重新冷却以恢复膨胀功，嘿。17、措施：大型氨制冷系统采用过冷器，小型氟利昂系统分开，适当增加冷凝器面积，通过再生循环对高温高压端产生的液态制冷剂进行再冷却，并保证低温低压端吸入的干压缩。18，分析，设置过冷器的工作流程复杂，系统维护相对困难，压缩工作没有增加。增加单位质量制冷量采用回热循环的工作流程复杂，初始投资增加，压缩功增加，单位质量制冷量增加。注意过冷温度、过冷过热温度、过热度。19，结出果实。设置过冷器减少节流损失，提高制冷系数。采用再生循环减少节流损失，过热损失增加。加热系数与制冷剂的热物理性质有关。不同的属性会有不同的结果。22，t0。恢复扩展工作。措施：

6、用膨胀机代替膨胀阀。分析：系统复杂，增加初始投资可降低压缩机功耗，增加单位质量制冷量可降低节流损失并增加加热系数。21岁。多级压缩热泵循环。措施：设置带闪蒸蒸汽分离器的中间冷却器。分析：系统复杂，初始投资增加，只有压缩比(PK/P0)如何在T-s图和lgp-h图上表达循环过程？如何确定每个状态点和状态参数？基本理论循环、再冷却循环和再生循环之间有什么区别？如何在T-s图和lgp-h图上表示热量？如何在T-s图和lgp-h图上表达工作？2.1.6讨论，23、t0的确定：低温热源温度和蒸发器结构。空气：t0=teia-(812)液体：t0=teiw-(46)tk的测定：加热介质温度和冷凝器结构。空

7、气：tk=tcia (510)液体：T0=(TCIWTOW)/2(46)TSH的测定：一般：tsh=t0 (58)氟利昂：tsh=t0 15 trc测定：加热介质温度和过冷器传热差。Trc=tk-(35)，2.1.6讨论，24、2.2蒸汽压缩式热泵的制冷剂、2.2.1热泵制冷剂的发展历史2.2.2热泵制冷剂与环境保护2.2.3热泵制冷剂的要求2.2.4热泵制冷剂的种类和代码2.2.5传统热泵制冷剂及其替代物。从历史上看，制冷剂的发展经历了三个阶段：早期制冷剂阶段(18301930)、含氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)制冷剂阶段(19301990)、氢氟碳化合物(HFCs)和基于天然制

8、冷剂的绿色制冷剂阶段(1990年至今)、热泵制冷剂和环境保护。1.臭氧层破坏和蒙特利尔议定书2。温室效应和京都议定书。27，臭氧层破坏与蒙特利尔议定书，背景。28，背景，1974，Mario J. Molina和弗兰克舍伍德罗兰联合发表了一篇论文，该论文首次提出含氯氟烃，即氟利昂气体，破坏臭氧层，因为含氯氟烃导致平流层下沉，氯原子催化臭氧分解。1987年，马里奥莫利纳和其他科学家共同努力，促使36个国家和10个组织签署了加拿大臭氧消耗物质蒙特利尔协定。正式规定了逐步减少氟氯化碳生产和消费的时间表。在1991年和1995年，马里奥莫利纳和罗兰获得了诺贝尔化学奖。臭氧层的破坏及其危害在地面以上11

9、-50公里的大气区域被称为平流层，那里空气稀薄，阳光强烈。在强光照射下，空气会发生如下反应：O2=2O O2 O=O3，导致在离地面约15-35公里的平流层中形成厚度约20公里的臭氧层，臭氧层中约有3亿吨臭氧。氟利昂破坏臭氧层的化学方程式：cCl2f 2=cclf2clc lo3=clo O2 clo O3=clo 2o 2一个cl可以破坏100，000 O3。最大的臭氧洞拍摄于1998年，大气中的臭氧含量下降了1%，皮肤癌患者人数增加了2%；白内障增加了0.6%。9月16日是国际臭氧层保护日。30，蒙特利尔议定书要点，氟氯化碳物质，包括氟氯化碳11、12、113、114、115和其他发达国家

10、，1996年1月1日，停止发展中国家的生产和消费(人均低于0.3千克)。最终停止日期是2010年，发达国家基于氟氯烃的物质，包括氟氯烃22、123和124b的生产自1996年以来一直处于冻结状态，自2004年以来一直在减少，并于2020年完全停止。在发展中国家，生产将在2016年冻结，并在2040年完全停止。在一些欧洲国家，中国在“九五”期间的工作目标被提前禁止：在1996年的基础上，消耗臭氧层物质的生产和消费减少了50%。嘿。31，现在，禁酒令期不断提前。发达国家的氟氯化碳禁令期从2000年12月提前到1995年12月；违禁物质的种类正在增加。逐步从最初指定的氟氯化碳和哈龙扩展到氟氯烃、甲基

11、氯仿和甲基溴；禁用物质的冻结基准不断降低。在1993年11月的哥本哈根会议上，最初规定发达国家1996年冻结氟氯烃的基准是该年氟氯烃消费量加上3.1%的氟氯化碳消费量。然而，在1995年12月的维也纳会议上，1996年氟氯烃的消费量改为氟氯化碳的2.8%。瑞士和意大利于2000年、瑞典和加拿大于2010年以及欧洲共同体于2015年禁止了氟氯烃。德国于2000年禁止了氟氯烃-22。美国规定，从2003年1月1日起，将禁止使用氟氯烃-141b(作为发泡剂)，从2010年1月1日起，将不生产使用氟氯烃-22的新制冷和空调设备，从2020年1月1日起，将完全禁止使用氟氯烃-22和氟氯烃-142b，不生

12、产使用氟氯烃-123和氟氯烃-124的新设备。33.减少和禁止氟氯化碳和氟氯烃的时间表是：1999年7月1日将氟氯化碳-11、氟氯化碳-12、氟氯化碳-113、氟氯化碳-114和氟氯化碳-115冻结在1995-1997年的平均水平。2005年1月1日要求氟氯化碳-11和氟氯化碳。2007年1月1日，要求氟氯化碳削减85%；2010年1月1日，氟氯化碳被禁止；2016年1月1日，氟氯烃被冻结在2015年的平均水平；2040年1月1日，氟氯烃被禁止，这发展了发展中国家的情况，34、温室效应与京都议定书，产生了背景温室效应并危及京都议定书的要点。在过去的二十年里，二氧化碳等温室气体的过量排放一直在增

13、加，这导致了全球变暖，这已被科学观察所证实。温室气体及其相应的气候变化也已成为科技界乃至全人类极为关注的环境问题之一。1992年在里约热内卢举行的“联合国环境与发展会议”标志着国际合作减缓气候变化和减少温室气体排放的起点。联合国气候变化框架公约(气候公约)于1992年5月通过。1992年6月，153个国家和欧洲共同体的代表，包括当时的中国政府总理李鹏，签署了联合国气候变化框架公约。1994年3月21日，联合国气候变化框架公约生效。1995年3月，经柏林授权，第一届缔约方会议在柏林举行。1997年12月11日，在日本京都举行的第三次缔约方会议上，所有缔约方的代表签署了具有里程碑意义的京都议定书。

14、1998年5月29日，中国签署了京都议定书，成为第37个签署国。2001年3月28日，布什政府宣布拒绝执行京都议定书，理由是减少温室气体排放将影响美国的经济发展，发展中国家也应承担减少和限制温室气体排放的义务。2004年12月4日，对京都议定书持怀疑和犹豫态度的俄罗斯改变立场，签署了京都议定书。2005年2月16日，京都议定书终于生效了。2007年12月15日，来自180多个国家和地区的代表在印度尼西亚通过了巴厘路线图。2009年12月19日，会议达成了一项不具法律约束力的哥本哈根协议。2010年12月11日，坎昆会议以广泛共识通过了坎昆协议。第1718次缔约方会议分别于2011年和2012年

15、在德班和多哈举行。温室效应及其危害GWP(全球变暖潜能)，温室效应是指地球大气中的一种物理性质。如果没有大气层，地球表面的平均温度现在不会是15度，但会非常低-18度。这种温差是由一种叫做暖室的气体引起的，这种气体吸收红外辐射并影响地球的整体能量平衡。目前，地面和大气作为一个整体吸收太阳辐射，可以平衡向外层空间释放的红外辐射。然而，在温室气体的影响下，大气吸收的红外辐射比释放到太空的要多，这使得地球表面的温度上升。这个过程可以称为自然温室效应。然而，人类活动释放了大量的温室气体，导致更多的红外辐射被反射回地面，这加强了温室效应的作用。在六种主要温室气体CO2、CH4、N2O氢氟碳化合物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)中，CO2对增强温室效应的贡献约为70%，其对温室效应的贡献超过CH4、N2O、O3和SF6。纽约、上海、悉尼和东京等地的人类可能会再次面临与20世纪30年代类似的全球经济衰退，而全球将有2亿人因干旱或粮食短缺而沦为难民。过敏恶化研究结果表明，与全球变暖相关的较高二氧化碳水平和温度在过敏问题中发挥作用，因为它使开花提前，并增加花粉产量。全球变暖的七个惊人和可怕的后果，43，2。空气中二氧化碳含量的增加使人们担心海