空氣源熱泵的工作原理.doc

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空氣源熱泵的工作原理 一、空氣源熱泵簡(jiǎn)介 1、什么是空氣源熱泵 空氣源熱泵又叫空氣源熱泵熱水器，顧名思義就是把空氣中的熱量通過(guò)冷媒搬運(yùn)到水中，傳統(tǒng)的電熱水器和燃?xì)鉄崴魇峭ㄟ^(guò)消耗燃?xì)夂碗娔軄?lái)獲得熱能，而空氣能熱水器是通過(guò)吸收空氣中的熱量來(lái)達(dá)到加熱水的目的，在消耗相同電能的情況下可以吸收相當(dāng)于三倍電能左右的熱能來(lái)加熱水。 熱泵組成四大件:蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流裝置四個(gè)部件。 2、空氣源熱泵工作原理 空氣能熱水器是按照"逆卡諾"原理工作的，具體來(lái)說(shuō)，就是"室外機(jī)"作為熱交換器從室外空氣吸熱，加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)(冷媒)并使其蒸發(fā)，冷媒蒸汽經(jīng)由壓縮機(jī)壓縮升溫進(jìn)入水箱，將熱量釋放至其中的水并冷凝液化，隨后節(jié)流降壓降溫回到室外的熱交換器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是吸收空氣中的熱量來(lái)加熱水。 運(yùn)用熱泵工作原理制熱，與空調(diào)制冷相反--國(guó)家制冷標(biāo)準(zhǔn)是1000瓦，電制冷2800瓦。根據(jù)熱平衡的原理，同時(shí)最少產(chǎn)生2800瓦的熱量，加上輸入的1000瓦電，實(shí)際產(chǎn)生的熱量在3000--4000瓦，把這些熱量輸送到保溫水箱，其耗電量只是電熱水器的四分之一(電熱水器即使熱效率100%，輸入1000電也只有1000瓦的熱)。 二、熱力學(xué)定律 1、熱力學(xué)第一定律 自然界一切物體都具有能量，能量有各種不同形式，它能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過(guò)程中能量的總和不變。 在熱力學(xué)中，系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，設(shè)與環(huán)境之間交換的熱為Q，與環(huán)境交換的功為W，可得熱力學(xué)能（亦稱(chēng)內(nèi)能）的變化為 ΔU = Q+ W 熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；消耗一定的功必產(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時(shí)，也必產(chǎn)生一定的功。 2、熱力學(xué)第二定律 克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。 開(kāi)爾文表述：不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓? 這是從能量消耗的角度說(shuō)的。開(kāi)爾文表述還可以表述成:第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn) 三、卡諾循環(huán) 1、卡諾循環(huán)定義 卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是由法國(guó)工程師尼古拉萊昂納爾薩迪卡諾于1824年提出的，以分析熱機(jī)的工作過(guò)程，卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟:等溫吸熱，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)從高溫?zé)嵩粗形諢崃? 絕熱膨脹，在這卡諾循環(huán)ts圖個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功，溫度降低; 等溫放熱，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量，體積壓縮; 絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，在等溫放熱和絕熱壓縮過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作負(fù)功?？ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作于兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，其高溫?zé)嵩吹臏囟葹門(mén)1，低溫?zé)嵩吹臏囟葹門(mén)2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對(duì)熱機(jī)的最大可能效率問(wèn)題作理論研究時(shí)提出的。卡諾假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒(méi)有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過(guò)程是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無(wú)溫度差的等溫膨脹過(guò)程，同樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過(guò)程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過(guò)程。作卡諾循環(huán)的熱機(jī)叫做卡諾熱機(jī)。 2、卡諾循環(huán)的效率 通過(guò)熱力學(xué)相關(guān)定理我們可以得出，卡諾循環(huán)的效率ηc=1-T2/T1，由此可以看出，卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)的效率只與兩個(gè)熱源的熱力學(xué)溫度有關(guān)，如果高溫?zé)嵩吹臏囟萒1愈高，低溫?zé)嵩吹臏囟萒2愈低，則卡諾循環(huán)的效率愈高。因?yàn)椴荒塬@得T1→∞的高溫?zé)嵩椿騎2=0K(-273℃)的低溫?zé)嵩?，所以，卡諾循環(huán)的效率必定小于1。