空气能热泵供暖原理


空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。这是一种热泵。顾名思义,热泵和泵一样,可以将不能直接利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热量)转化为可以利用的高位热能,从而达到节约部分高位能源(如煤、气、油、电能)的目的。

工作原理:

热泵利用逆卡诺原理,以很少的电能吸收空气中的大量低温热能,经压缩机压缩后转化为高温热能,输送到水箱加热热水。因此具有能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强的优点,可以连续供应热水。

空气能热泵供暖的工作原理是空气能热泵供暖机组利用少量的电能驱动压缩机工作,吸入空气中的低温热量,通过冷凝器或蒸发器进行热交换,加热冷水,然后通过循环系统将热水输送到建筑物内,最后通过供暖终端(地暖、地暖机、风机盘管等)满足用户的供暖需求。)

空气中的低品位热能经压缩机压缩后转化为高温热能,将水温加热到不高于60℃(一般水温为35-50℃),并作为热媒在专用管道中循环加热地面的装饰层,使地面通过地面辐射和对流的传热而被加热。

将空气中的热量输送到室内供暖可以节省200%的电力,100%安全,并提供24小时全天候供暖。这种集上述优点于一身的“空气能地暖”很快在市场上流行起来,受到城市消费者的热烈追捧。

请问;什么是逆卡诺循环

卡诺循环包括四个循环,两个绝热循环和两个等温循环。

1824年,NLS卡诺(参见卡诺父子)在他对热机最大可能效率问题的理论研究中提出了这个观点。卡诺认为,工作物质只有热量交换两个恒温源,没有损失的热量损失、泄漏、摩擦,等,使准静态过程,工作物质的热吸收高温热源应该一个等温膨胀过程没有温差,同样,对低温热源的放热应是一个等温压缩过程。因为我们只能和两个热源交换热量,所以这是一个绝热过程。像卡诺循环那样工作的热机叫做卡诺热机。在同一高温热源和同一低温热源之间运行的所有可逆热机的效率是相同的,与工质无关,其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的绝对温度。在同一个热热源和同一个冷热源之间运行的所有不可逆热机的效率不能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆发动机分别进行可逆和不可逆循环。

在反卡诺循环理论中间,要提高空调的制冷系数,只有以下两种措施:

1、提高压力机的效率,由以上推导可以发现,小型空调理论上只存在19%的效率空间;大型螺杆水机效率提高了9%的空间。膨胀功损失和内摩擦损失(所谓内部不可逆循环):减少内摩擦损失几乎没有空间和意义。

来源:百度Baike—逆卡诺循环

理论制冷循环与逆卡诺循环有哪些区别?各有哪些过程组成

主要区别,1、不考虑制冷剂流动阻力;2、不考虑压缩机摩擦热;3、过冷程度不能控制到只是不闪动

怎么理解。逆卡诺循环原理,谁能帮我回答

逆卡诺循环原理:卡诺循环包括四个循环,两个绝热循环和两个等温循环。1824年,NLS卡诺(参见卡诺和儿子)在他对热机最大可能效率问题的理论研究中提出了这一理论。卡诺假设工质只与两个恒温热源交换热量,没有热损失、泄漏、摩擦等损失。为了使过程是准静态的,从高温热源吸收热量应该是一个无温差的等温膨胀过程。而低温热源释放的热量应是一个等温压缩过程。因为我们只能和两个热源交换热量,所以这是一个绝热过程。作为卡诺循环运转的热机叫做卡诺热机。卡诺进一步证明了以下卡诺定理:(1)在同一高温热源和同一低温热源之间运行的所有可逆热机的效率相等,与工质无关,其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的绝对温度。②在同一高温热源和同一低温热源之间运行的所有不可逆热机的效率不能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆发动机分别进行可逆和不可逆循环。卡诺定理的限制说明热机的效率,指出提高热机的效率的方向(改善T1,T2,减少热量,空气泄漏、摩擦,不可逆转的损失,使循环尽可能接近卡诺循环),成为发动机的研究,限制了热机的效率,不可逆热力学过程的接触及其研究的理论基础,引出了热力学第二定律。在卡诺定理的基础上,与测温物质及其性质无关的绝对热力学温标使测温成为客观的基础。此外,卡诺循环和卡诺定理可以用来研究可逆电池的表面张力、饱和蒸气压和温度与电动势的关系。需要强调的是,撇开特定的器件和特定的工质,对卡诺定理的抽象和一般的理论研究贯穿于热力学的整个研究过程。逆卡诺循环是制冷理论的基础。逆卡诺循环揭示了空调制冷系数(俗称EER或COP)的极限。没有蒸发制冷能打破逆卡诺循环。在逆卡诺循环理论的中间,提高空调制冷系数的方法只有两种:1。为了提高压力机的效率,由以上推导可知,理论上小型空调的效率只能提高19%;大螺杆式冷水机的效率可提高空间9%。膨胀功损失和内耗损失(所谓内部不可逆循环):其中减少内耗损失的空间和意义不大。在我们松瑞减速机液压马达没有问世之前,解决膨胀损耗能量的唯一办法就是使用大比体积的制冷剂,达到降低输送质量的目的。如R410A等复合制冷剂由于R22的比体积较大,使膨胀功损失减小,相对提高制冷系数。但就目前情况来看,使用大比容制冷剂,制冷系数增幅不会超过6%。(限制空间12%)

对于制冷中的空调,卡诺循环的制冷系数公式怎么用

公式是对的,也许你做错了,冷却系数太小了,你现在不可能得到它。

热泵式烘干和冷凝式烘干的区别在于:热泵式可以称为是冷凝式的升级版。

热泵式烘干衣物不易起褶皱。

热泵式烘干工作原理:

主要有翅片式蒸发器(外机)、压缩机、翅片冷凝器(内机)和膨胀阀四部分组成,通过让工质不断完成蒸发(吸取室外环境中的热量)→压缩→冷凝(在室内烘干房中放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程,从而将外部低温环境里的热量转移到烘干房中,冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃),它进入内机释放出高温热量加热烘干房内空气,同时自己被冷却并转化为流液态,当它运行到外机后,液态迅速吸热蒸发再次转化为气态,同时温度可下降至-20℃~-30℃,这时吸热器周边的空气就会源源不断地将热量传递给冷媒。

冷凝式烘干工作原理:

通过冷凝器将烘干过程中产生的水蒸汽冷凝为水分再排出冷凝式又分为蒸汽冷凝烘干,将恒定的蒸汽喷洒在衣物上,使得衣物舒展开之后,再进行恒温冷凝式烘干,通过这种方式,厚重衣物不仅可以干得更快,而且具有舒展和熨烫的效果。另一种新型无水冷凝烘干,则不需要用水来冷却,不会耗费水资源,而是利用自然界冷热双风流交换的原理,以循环的空气来进行降温处理,以空气冷凝完成烘干。

在逆卡诺循环理论中间,要提高空调制冷系数就只有以下二招: (所谓内部不可逆循环):其中减少内部摩擦损失几乎没有空间与意义。在我们songrui版主的液压马达没有问世之前,解决膨胀功损失的唯一方法是采用比容大的制冷剂,达到减少输送质量的目的。如R410A等复合冷剂由于比容较R22大,使膨胀功损失有所减少,相对提高了制冷系数。但是就目前情况看通过采用比容大的制冷剂,制冷系数提高空间不会超过6%。(极限空间12%)

卡诺定理是卡诺1824年提出来的,其表述如下:

(1)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机,其效率都相等,与工作物质无关。

(2)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机,其效率都小于可逆热机的效率。

§23 卡诺定理

热力学第二定律否定了第二类永动机,效率为1的热机是不可能实现的,那么热机的最高效率可以达到多少呢从热力学第二定律推出的卡诺定理正是解决了这一问题。卡诺认为:“所有工作于同温热源与同温冷源之间的热机,其效率都不能超过可逆机” (换言之,即可逆机的效率最大)。这就是卡诺定理。

设在两个热源之间,有可逆机R(即卡诺机)和任意的热机I在工作(图22)。调节两个热机使所作的功相等。可逆机及从高温热源吸热Ql,作功W,放热(Ql-W)到低温热源,其热机效率为 ηk = W/Q1(图中所示是可逆机R倒开的结果)。

另一任意热机I,从高温热源吸热Q1’,作功W,放热(Q1’-W)到低温热源,其效率为

ηI = W/Q1’

先假设热机I的效率大于可逆机R(这个假设是否合理,要从根据这个假定所得的结论是否合理来检验)。即

ηI>ηk,

因此得

Ql > Q1’

今若以热机I带动卡诺可逆机R,使R逆向转动,卡诺机成为致冷机,所需的功W由热机I供给,如图22所示:及从低温热源吸热(Ql-W),并放热Ql到高温热源。整个复合机循环一周后,在两机中工作的物质均恢复原态,最后除热源有热量交换外,无其它变化。

从低温热源吸热:

(Ql - W) - (Q1’ - W) = Ql-Q1’ > 0

高温热源得到的热:

Ql-Q1’

净的结果是热从低温传到高温而没有发生其它的变化。这违反热力学第二定律的克劳修斯说法。所以最初的假设ηI>ηk不能成立。因此应有

ηI≤ηk (21)

这就证明了卡诺定理。

根据卡诺定理,可以得到如下的推论:“所有工作于同温热源与同温冷源间的可逆机,其热机效率都相等”。可证明如下:假设两个可逆机Rl和R2,在同温热源与同温冷源间工作。若以Rl带动Rl,使其逆转,则由式(21)知

ηR1≤ηR2 (22)

反之,若以R2带动Rl,使其逆转,则有

ηR1≥ηR2 (23)

因此,若要同时满足式(22)和(23),则应有

ηR1=ηR2 (24)

由此得知,不论参与卡诺循环的工作物质是什么,只要是可逆机,在两个温度相同的低温热源和高温热源之间工作时,热机效率都相等,即任意热机I是可逆机时,式(21)用等号,I是不可逆机时用不等号。在上述证明中,并不涉及工作物质的本性,因而与工作物质的本性无关。在明确了ηR与工作物质的本性无关后,我们就可以引用理想气体卡诺循环的结果了。

卡诺定理虽然讨论的是可逆机与不可逆机的热机效率问题,但它具有非常重大的意义。它在公式中引入了一个不等号。前已述及所有的不可逆过程是互相关联的。由一个过程的不可逆性可以推断到另一个过程的不可逆性,因而对所有的不可逆过程就可以找到一个共同的判别准则。由于热功交换的不可逆,而在公式中所引入的不等号,这对于其它过程(包括化学过程)同样可以使用。就是这个不等号解决了化学反应的方向问题。同时,卡诺定理在原则上也解决了热机效率的极限值问题。

、卡诺循环的构成

热力学第二定律指出,热机的热效率不可能达到100%。那么,在一定条件下,热机的热效率最大能达到多少?它又与哪些因素有关?法国工程师卡诺(S Carnot)在深入考察了蒸汽机工作的基础上,于1824年提出了一种理想的热机工作循环—卡诺循环。

设一热机中有一定量的工质,工作在温度分别为T1和T2的两恒温热源间。卡诺循环由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程(定熵)组成(见动画4-8)。

动画 4-8 卡诺循环

四个过程的顺序如下:

定温膨胀过程a-b:工质在定温T1下,从高温热源吸热Q1并作膨胀功Wo。

定熵膨胀过程b-c:工质在可逆绝热条件下膨胀,温度由T1降到T2。

定温压缩过程c-d:工质在定温T1下被压缩,过程中将热量Q2传给低温热源。

定熵压缩过程d-a;工质在可逆绝热条件下被压缩,温度由T2升高至T1,过程终了时,工质的状态回复到循环开始的状态a。

三、逆卡诺循环

如果沿卡诺循环相反的方向进行,就形成卡诺制冷循环和卡诺热泵循环(见动画4-9)。

动画 4-8 逆卡诺循环

对于卡诺制冷循环,工质可逆定温从温度为T2冷库吸热,被可逆绝热压缩后,可逆定温向温度为T1环境介质放热,最后可逆绝热膨胀,进入冷库,完成循环。其制冷系数

对于卡诺热泵循环,工质可逆定温从低温热源T2,如环境介质吸热,被可逆绝热压缩后,可逆定温向高温热源T1,如建筑物室内放热,最后可逆绝热膨胀,完成循环。其供暖系数或热泵工作性能系数

应当指出,逆卡诺循环虽然实际上不能实现,但却为提高制冷机和热泵的完善程度指明了方向,仍具有重要的理论意义。

四、卡诺定理

以理想气体为工质的卡诺循环,已导出其热效率。如果是其他工质完成的卡诺循环,或是两恒温热源间工作的其他热机,其热效率又如何呢卡诺定理指出:

在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆循环,其热效率都相等,与其工质无关。

在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆热机,其热效率不可能大于可逆循环的热效率

(a)

(b)

图 4-2 卡诺定理证明用图

下面用反证法对第一定理进行证明:假设在温度为T1的高温热源与温度为T2的低温热源间工作有两个任意的可逆热机R1和R2,如图4-2(a)所示,其热效率分别为和 。假如,则当两个热机从高温热源吸取的热量都为Q1时,根据热效率的定义可知, , 。这时可让热机R1按正向循环工作,用输出功中的一部分 带动热机R2逆向循环工作,如图4-2(b)所示。联合运行的结果是每一循环从低温热源吸收热量,对外作功,高温热源没有任何变化,相当于一台单一热源的第二类永动机。这显然违背了热力学第二定律,因此是不可能的。同样可以证明,也是不可能的。于是只有一种可能性,即。由于上述证明没有限定工质的性质,所以结论对使用任何工质的可逆热机都适用。定理二可以同样采用反证法证明,思路与定理一的证明相同。

空气能供暖原理就是空气源热泵的原理。

热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能,经过电能做功,提供可被人们所用的高位热能的装置。热泵的四大部件分别为压缩机、冷凝器、节流装置以及蒸发器。

低压气态工质进入压缩机后,再经过压缩成为高温高压的气体,这时工质沸点随压力升高一起升高,高沸点的工质进入冷凝器开始液化,工质放出热量,失去热量的工质变成液体,然后进入经过节流装置后进入蒸发器,节流装置又使工质压力降低,压力降低后的工质在蒸发器中又开始蒸发,这时工质又吸收热量,又变为低压的气体,再进入压缩机,冷媒就这样一直循环,这个就是热泵循环原理,也是空气能供暖的原理。

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