暖通空调热泵核心技术.docx

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暖通空调热泵核心技术

暖通空调热泵技术

系别光电系

专业热能与动力工程　　

班级10级（B203）

姓名王楚翔

学号

指引教师

完毕日期12月26日

据理解，热泵近年来，逐渐被人们注重起来。

其实热泵在国内已经发展一段时间了，由于推广缺少导致人们认知也不多。

“十二五”期间明确提出，应当加强新能源运用。

这一建议提出无疑给热泵行业带来了无限生机。

近年来各大空调公司也注重在热泵技术上面研究和广告推广。

那么国内外当前热泵发呈现状如何?

　　国内据空调制冷大市场有关资料显示，热泵冷暖是一种高节能新技术和新产品，特别是大型地源热泵系统和水源热泵系统，是近几年来迅速发展和创新而成熟起来新技术、新产品、新产业、新市场，许多先进技术和产品都是在近几年相继研制开发而浮现，并且得到迅速推广和应用。

随着中华人民共和国式热泵技术迅猛发展，在国际上也相继掀起了热泵技术进步和发展应用新高潮，国内也由所有依赖从国外引进变为由中华人民共和国创造而对国外出口。

近几年来，国内热泵发展不久，重要体当前如下几种方面。

（1）据记录，1996年国内空调设备（指电动冷热水机组、吸取式冷热水机组、房间空调器以及单元空调机组，但不涉及进口机组）总制冷能力约为万kW，其中热泵型机组制冷能力约占60%。

在所有热泵型机组中，电驱动热泵容量约为1070kW，占90%；吸取式热泵容量约为130万kW,占10%。

（2）近几年来，国内吸取式制冷装置发展迅速。

据记录，1996年销售溴化锂吸取式制冷机约3000多台，其中直燃机1115台。

　　（3）热泵在工业中应用已见端倪，木材、食品（茶和水果）、陶瓷、造纸、印刷、石油和化工等工业生产过程已采用了蒸汽喷射式

热泵、吸取式热泵和电驱动热泵。

例如，当前大概有400台热泵式木材干燥机正在运营，年解决能力约为200千立方米 

在国外如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45000台，到当前为止600000台，并且每年以10％速度稳步增长。

1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量19％，其中新建筑中占30％。

美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心，美国地下水资源联合会，爱迪生电力研究所，及众多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员构成美国地源热泵协会，与美国地源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家重要运用浅层地热资源，地下土壤埋盘管（埋深 <400 米深）地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。

据 1999 年记录，为家用供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96％，奥地利为38％，丹麦为 27 ％。

 同步，中、北欧海水源热泵研究和应用也比较多。

所有型式热泵均有蒸发和冷凝两个温度水平，节流采用膨胀阀或毛细管。

只是压力增长有不同形式，重要有机械压缩式，热能压缩式、喷射蒸汽压缩式。

吸取式热泵技术

[摘要]简介了吸取式热泵工作基本原理和特点，并将其应用于供热机组排汽低温余热回收中，回收余热用于冬季民用供暖，节能、节水效益明显。

吸收式热泵技术可以回收利用工业生产中大量低品位废热且其常用工质对即溴化锂/水及氨/水对环境没有破坏作用是一种节能环保技术它开发和利用越来越受到人们重视。

本文阐述了吸收式热泵基本结构及工作原理详细介绍了吸收器研究、传热传质过程强化、吸收循环改进、模拟与优化等方面进展。

结合吸收式热泵技术在合成橡胶、燃气采暖冷凝热回收及热电冷联产等领域成功应用展望了吸收热泵这一节能技术在我国应用前景。

关键字：

吸收式热泵,发展现状,工质,节能,低温余热回收。

吸取式热泵技术特点及工作原理

热泵工作原理与制冷装置相似,但其使用目不是致冷而是致热,即工作温度范畴不同。

它有两种形式:

压缩式和吸取式。

吸取式热泵普通以蒸汽为驱动热源，溴化锂浓溶液为吸取剂,水作为工质，运用水在低压真空状态下低沸点特性，提取低位余热源热量，通过吸取剂回收热量并转换制取工艺或采暖用热水。

热泵机组是由取热器、浓缩器、一次加热器及二次加热器，高低温热互换器所构成热互换器组合体，此外涉及蒸汽调节系统以及先进自动控制系统等。

吸取式热泵是以消耗一某些温度较高高位热能为代价,从低温热源吸取热量供应热顾客,它所能提供热量不不大于消耗热量,将比直接供热获得更大效果。

采用吸取式热泵代替常规直接加热方式在获得工艺或采暖用热相似热量条件下，可节约总燃料消耗40%以上,节能效果明显。

来自凝汽器循环冷却水通过上塔前支管送至吸取式热泵取热端,热泵吸取余热后,循环水温度降至一定摄氏度,送至冷却水池;同步在热泵加热端，来自采暖顾客二次热网供热回水进入热泵，通过热泵加热热水温度升高后送至换热站,在换热站内通过二次泵加压送至采暖顾客。

在寒冷期,热水温度需要进一步升高时,运用原换热站热网加热器作为尖峰加热，热水温度达到规定后再送至采暖顾客;从汽轮机分汽缸,引出一路蒸汽送至热泵作为驱动热源,蒸汽放热后变成凝水,送至凝结水回收装置。

吸收式热泵研究进展

工质对发展现状吸收循环常用工质对是NH3-H2O溶液和LiBr-H2O溶液由于NH3毒性和LiBr溶液对金属腐蚀性使溴化锂溶液结晶浓度提出采用多元系吸收式制冷工质对即在溴化锂溶液中添加各种无机盐类如ZnBr2、ZnCl2、CaCl2、LiNO3、KNO3、NaNO3

等或有机物如C2H6O2使溴化锂溶解度得以提高。

经试验研究表明在溴化锂溶液内添加一无机盐或有机物后不仅可以使溴化锂溶解度得提高并且有些情况下还可以是循环COP值或使金属抗溴化锂腐蚀能力有所提高。

同时出现了一些新工质，如LiCl-H2ONaOH-H2O以及Pyr-TFE（吡咯酮-三氟乙醇）、TFE-TEGDME（三氟乙醇-二甲醚四甘醇）等有机工质。

吸收器研究吸收式系统性能在很大程度上取决于吸收器本身对于占整个体积25%吸收器有必要进行研究。

吸收器必须紧凑但也必须有足够热质互换面积为使设备紧凑要求预测吸收器性能和使各部分静态变量可视化。

HacknerM对水平管吸收器进行了静态和动态模拟。

KimJK和ParkC探讨了微观表面处理对降膜LiBrH2O吸收器性能影响研究表明表面微观处理有助于提高传热和传质性能。

ChoHC探讨了微观凹凸管表面粗糙度对吸收性能影响试验结果表明表面有凹凸度管子吸收性能比光管高1倍。

NobuyaNishimura研究了一种立板式吸收器采用板式吸收器可有效地改善吸收器性能。

这些研究对吸收器改进指出了有效途径[4]传热传质过程研究及强化在吸收式热泵系统中蒸发器、吸收器和发生器等均采用垂直管外降膜传热传质形式但水溴化锂溶液降膜传热传质过程是一个较为复杂过程。

虽然有关这方面许多学者已做了工作但至今没有获得较好计算热质传递系数实用公式。

其中有些文献是以某些假定为前提根据简化数学模型直接由连续性方程、动量方程、能量方程定解条件用计算机进行数值求解有些文献则是在理论分析基础上进行实验研究并归纳出在一定范围内适用半经验、半理论公式。

这些文献对吸收式热泵系统中吸收器和发生器等设计有一定参考价值。

主要由蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器和溶液换热器等设备组成吸收式热泵其投资费用取决于这些设备传递面积约占总投资80%左右其操作和调节又与了解上述设备中热质传递机理、各操作参数变化对热质传递影响密切关于。

根据热质传递过程机理一些学者谋求采取有效强化措施如Kim等利用流体不稳定性引起液面波动不断破坏扩散边界层大大强化了传质速率Rush等总结出添加剂强化吸收效果Kashiwagi等分析了Marangoni效应强化吸收热传递机理等。

党洁修等将高效换热元件热管引入AHT强化其热质传递。

这些工作为进一步减少传递面积降低设备投资费用指出了有效途径[8]。

吸收循环改进。

在简单吸收循环基础上，国内外学者围绕吸取循环做了大量工作使得吸收式热泵向高温升、高效率、高经济性、多用途、柔性化等方向发展。

如由二级AHT组成二次温升AHT可以得到70℃温升提高性能系数COP值双效、三效吸收循环节省投资开式循环将吸收热用于再生过程先进GAX循环两类热泵结合具有多用途HPT循环等等。

此外国内外学者还提出多种新型吸收式循环如双级复叠吸收式循环就是其中一种此循环采用LiBr-H2O工质对作为高温级NH3-H2O工质对作为低温级该系统一个特点是冷热同时产生另一个特点是制冷温度范围宽、温升范围大吸收喷射复合循环由单效吸取式循环和喷射循环组合而成吸附吸收复叠式三效循环该循环以沸石分子筛水为工质对固体吸附式单元作为高温级溴化锂水为工质双效单元为低温级。

在倡导CO2、烃类等天然工质取代传统机械压缩式热泵工质同时，利用太阳能、地热能等可再生能源驱动吸收式热泵研究也正成为研究热点。

吸收式热泵技术发展前景

全球可持续发展战略和对清洁生产需求赋予环境友好热泵技术以新发展空间。

目前热泵技术成为肩负清洁生产和节能降耗双重使命重要技术之一已受到世界各国重视其中美、日两国可称为热泵技术大国。

美国将“热泵”技术与超导技术、电动汽车等技术一同列入作为本国可持续发展战略12个科技领域之一“未来终端能源使用技术”。

吸收循环改进、热质强化传递等方面研究在提高性能系数减小传热面积降低设备投资等方面已取得了可喜进展高效吸收式热泵出现将使经济因素日益向有利于技术应用方向发展。

从国内外吸收热泵技术应用现状和发展态势可以看出吸收热泵技术在节能中巨大作用并具有潜在庞大市场需求是一种很有发展潜力技术。

我国加入世贸组织以后各种工业产品市场将逐步开放增加机遇同时将面临更大挑战产品单产能耗过高是制约国内产品在国际市场竞争力主要因素之一必须因地制宜抓紧对现有装置进行节能技术改造。

高能耗势必带来高排放、高污染对环境造成危害很难用经济杠杆来衡量。

同时在我国“西气东输”大好形势下以及随着我国节能工作进一步深化相信吸收热泵也会逐步得到我国能源工作者足够重视在我国节能领域发挥更大作用。

结束语

随着经济发展人们环境意识日益加强环保规定呼声越来越高有助于环保节能产品将越来越受到注重。

而吸取式热泵作为一种利国利民产品对于节能、健康、安全和环保方面均有十分明显效果。

为此研究和推广应吸取式热泵技术对于节约能源，提高经济效益、减少环境污染增进生产发展有重要意义。

收式热泵成功将热电厂循环冷却水低温余热变为有用热能,用于供暖，提高了热能运用率。

它具备安全、节能、环保效益，符合国家关于能源运用.

参考文献

[1]汤学忠。

热能转换与运用[M].北京：

冶金工业出版

社，.

[2]靳智平。

电厂汽轮机原理及系统[M].北京：

中华人民共和国电

力出版社，.

[3]朱启保。

大学本科，主任高档工程师。

[4]JernqvistA，AbrahamssonK，AlyG.Ontheefficienciesofabsorption

heattransforms[J].Heatrecoverysystem&CHP，1992，12（4）：

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[5]MoriokaL，KiyoyaM.AbsorptionofwatervaporintoaLithiumBromidewatrsolutionfilmfillingalongaverticalplate[J].Trans