暖通空调热泵核心技术.docx

1、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

2、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

3、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，

4、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

5、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

6、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

7、，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

8、，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 N H 3 - H 2 O 溶 液 和 L i B r - H 2 O溶 液 由 于 N H 3 毒 性 和 L i B r 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

9、 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 Z n B r 2 、Z n C l 2 、C a C l 2 、L i N O 3 、K N O 3 、N a N O 3等 或 有 机 物 如 C 2 H 6 O 2 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 C O P 值 或 使金 属 抗 溴 化 锂 腐 蚀 能 力 有 所 提 高 。

10、同 时 出 现 了 一 些新 工 质 ， 如 L i C l - H 2 O N a O H - H 2 O 以 及 P y r - T F E( 吡咯 酮 - 三 氟 乙 醇 ) 、T F E - T E G D M E ( 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 2 5 % 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

11、 收 器 性 能 和使 各 部 分 静 态 变 量 可 视 化 。 H a c k n e r M 对 水 平 管吸 收 器 进 行 了 静 态 和 动 态 模 拟 。 K i m J K 和 P a r k C探 讨 了 微 观 表 面 处 理 对 降 膜 L i B r H 2 O 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 。 C h o H C 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 。

12、 N o b u y a N i s h i mu r a 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

13、 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

14、、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 8 0 % 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 K i m 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

15、 率 R u s h 等 总 结 出 添 加 剂 强 化 吸 收 效 果 K a s h i w a g i 等 分 析 了 M a r a n g o n i 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 A H T 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

16、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 A H T 组 成 二 次 温 升 A H T 可 以 得 到 7 0 温 升 提 高 性 能 系 数 C O P 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 G A X 循 环 两 类 热 泵 结 合 具 有 多 用 途 H P T 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 L

17、i B r - H 2 O 工 质 对 作 为 高 温级 N H 3 - H 2 O 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 C O 2 、烃 类 等 天 然 工 质

18、 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 “

19、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 1 2 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

20、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

21、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

22、,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 J e r n q v i s t A ， A b r a h a m s s o n K ， A l y G . O n t h e e f f i c i e n c i e s o f a b s o r p t i o n h e a t t r a n s f o r m s J . H e a t r e c o v e r y s y s t e m & C H P ， 1 9 9 2 ， 1 2 ( 4 ) ： 3 2 3 - 3 3 4 5 M o r i o k a L ， K i y o y a M . A b s o r p t i o n o f w a t e r v a p o r i n t o a L i t h i u m B r o m i d e w a t r s o l u t i o n f i l m f i l l i n g a l o n g a v e r t i c a l p l a t e J . T r a n s