《熱泵技術(shù)》期末考試復(fù)習(xí)資料.docx

1、熱泵技術(shù)期末考試復(fù)習(xí)提綱大題猜想：一個井水流量！一個空氣源熱泵的運行特性圖和文字！一個建筑物多聯(lián)機熱泵的矛盾！一個帶有四個單向閥的圖。此為個人總結(jié)版本，有可能還有疏漏。大家有空還是多看看ppt和書 考試時間：4月18日上午8：00 考試地點：4-501 熱能1001熱能1003前半 4-503 熱能1003后半熱能1005 考試題型：選擇題（20道，基礎(chǔ)）；判斷題（10道）；問答題（4道左右） 復(fù)習(xí)重點（僅供參考）1.2.2 熱泵的形式【重點記住ppt的圖示，冬夏運行工況不同。冬夏循環(huán)，各點狀態(tài)。結(jié)合老師在黑板上畫的圖】空氣-空氣熱泵空氣-水熱泵水-空氣熱泵水-空氣熱泵型式l 地下水熱泵l 地

2、表水熱泵l 內(nèi)部熱源熱泵l 太陽能輔助熱泵l 廢水源熱泵水-水熱泵大地耦合式熱泵此處應(yīng)改為4個單向閥的那種型式老師在黑板上上的圖6.1.1 空氣源熱泵冷熱水機組工作原理制冷工況時，從壓縮機2排出的高溫高壓的工質(zhì)氣體通過四通閥3進入主氣側(cè)換熱器l，冷凝后的工質(zhì)液體通過右下側(cè)的止回閥5進入貯液器10，從貯液器出來的工質(zhì)液體，通過帶換熱器的氣液分離器6得到過冷；工質(zhì)的過冷液體再經(jīng)過截止閥9、干燥過濾器8、電磁閥12、視液鏡11進入熱力膨脹閥7。節(jié)流后的工質(zhì)低溫低壓氣體經(jīng)止回閥5進入板式換熱器4，蒸發(fā)后的制冷劑蒸氣經(jīng)四通換向閥3進入帶換熱器的氣液分離器6，分離后的工質(zhì)蒸氣回入壓縮機2再壓縮，如此連續(xù)循

3、環(huán)不斷地制取冷水；制熱時，四通換向閥換向，經(jīng)壓縮機排出的高溫高壓工質(zhì)蒸氣首先進入板式換熱器4放出冷凝熱，并加熱水，加熱后的水進入空調(diào)系統(tǒng)供暖。冷凝后的工質(zhì)液體經(jīng)因中左下側(cè)的止回閥5進入貯液器10；高壓的工質(zhì)液體經(jīng)帶換熱器的氣液分離器過冷后再經(jīng)過截止閥9、干燥過濾器8、電磁閥12、視液鏡11后，進入熱力膨脹閥7、節(jié)流降壓后的工質(zhì)液體再經(jīng)圖中右上側(cè)的止回閥5進入空氣側(cè)換熱器，吸收空氣中的熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)吸熱后的工質(zhì)蒸氣再經(jīng)四通換向閥3、帶換熱器的氣液分離器6回入壓縮機再壓縮，如此連續(xù)循環(huán)，即可向空調(diào)系統(tǒng)不斷地供應(yīng)熱水；冬季，機組在制熱工況下運行一段時間后，空氣側(cè)換熱器的翅片管表面會結(jié)霜，影響傳熱，

4、以致制熱量越來越小，此時會自動轉(zhuǎn)換成制冷工況。壓縮機排氣直接進入空氣側(cè)換熱器進行除霜，經(jīng)短期融霜后，機組又能轉(zhuǎn)換成制熱工況運行。5.3.2 空調(diào)（熱泵）設(shè)備容量的確定u 熱泵供熱量與建筑物散熱量的矛盾 當建筑物的圍護結(jié)構(gòu)一定時，建筑物散熱量取決于室內(nèi)外的溫差。隨著室外溫度的降低，建筑物熱負荷逐漸增大。若冬季室內(nèi)溫度維持在設(shè)計值，則建筑物散熱量只是室外溫度的線性函數(shù)，即Qb=K*F(tin tout )式中：Qb建筑物圍護結(jié)構(gòu)散熱量，kW；K 建筑物圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/m2K；F 建筑物圍護結(jié)構(gòu)的外墻傳熱面積，m2；tin建筑物室內(nèi)設(shè)計溫度，；tout室外環(huán)境溫度，。 另一方面，室外空氣的溫

5、度和濕度隨地區(qū)、季節(jié)和時間的不同而變化。這對空氣源熱泵的制熱量和制熱系數(shù)影響很大。特別是當冬季室外溫度下降時，此時熱泵的蒸發(fā)溫度較低，制熱系數(shù)就會隨蒸發(fā)溫度下降而下降。若維持室內(nèi)換熱器中的冷凝溫度不變，隨著室外溫度的降低，機組的供熱量逐漸減少。熱泵的制熱量與室外溫度成近似線性關(guān)系，即Qh=A + B*tout式中：Qh熱泵制熱量，kW；A、B 常數(shù)；tout室外環(huán)境溫度，。 由以上分析可知，當室外空氣的溫度降低時，空氣源熱泵的供熱量減少，而建筑物散熱量卻在增加，即建筑物耗熱量增加，這就造成空氣源熱泵供熱量與建筑物散熱量之間的供需矛盾 圖中表示出了空氣源熱泵系統(tǒng)的供需特性關(guān)系 圖中MN線為空氣源

6、熱泵供熱特性曲線，CD線為建筑物耗熱量特性曲線，兩條線呈相反的變化趨勢 點X為建筑物最大耗熱量 熱泵制熱量曲線MN和建筑物耗熱量曲線CD的交點O稱為平衡點，相對應(yīng)的室外溫度tO稱為平衡點溫度6.2 空氣源熱泵冷熱水機組變工況特性u 制冷量、功耗隨環(huán)境溫度和出水溫度變化的特性曲線風(fēng)冷熱泵冷熱水機組的制冷量是隨冷水出水溫度的增加而增加，并隨環(huán)境進風(fēng)溫度的增加而減少。這主要是由于冷水出水溫度增加時，相應(yīng)于系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力提高，壓縮機的吸氣壓力提高后，系統(tǒng)中的制冷劑流量增加了，于是制冷量增大。相反，當環(huán)境溫度增加時系統(tǒng)中的冷凝壓力提高，壓縮機的排氣壓力提高后使系統(tǒng)中的制冷劑流量減少，于是制冷量也減少。機

7、組的功耗是隨冷水的出水溫度的增加而增加，并也隨環(huán)境溫度的增加而增加。這主要是由于當冷水出水溫度增加時蒸發(fā)壓力提高，此時如環(huán)境溫度不變，則壓縮機的壓比減小，對單位制冷劑的耗功減少、但是由于系統(tǒng)中制冷劑的流量增加，因而壓縮機的耗功仍然增大。當環(huán)境溫度升高時，使系統(tǒng)的冷凝壓力升高，導(dǎo)致壓縮機的壓力比增加，對單位制冷劑的耗功增加，此時雖然由于冷凝壓力提高后使系統(tǒng)中的制冷劑流量略有減少，但壓縮機的耗功仍然是增加的。u 機組的風(fēng)冷熱泵冷熱水機組的制熱量隨環(huán)境溫度和熱水出水溫度變化的特性曲線風(fēng)冷熱泵冷熱水機組的制熱量是隨熱水出水溫度的增加而減少，隨環(huán)境溫度的降低而減少。這主要是由于機組制熱時，如要求出水溫度

8、的增加，則必須相應(yīng)提高冷凝壓力，當壓縮機冷凝壓力提高后，必然導(dǎo)致系統(tǒng)的制冷劑流量減少，制熱量也相應(yīng)減少。當環(huán)境溫度降低到0左右時空氣側(cè)換熱器表而結(jié)霜加快，此時蒸發(fā)溫度下降速率增加，機組制熱量下降加劇，必須周期地除霜，機組才能正常工作。機組在制熱工況下的輸入功率是隨熱水的出水溫度增加而增加的，隨環(huán)境溫度的降低而減少。這主要是由于熱水出水溫度提高時要求冷凝壓力相應(yīng)提高，此時如環(huán)境溫度不變，則壓縮機的壓力比增加、壓縮機對每千克制冷劑的耗功增加，導(dǎo)致壓縮機的輸入功率增加。當環(huán)境溫度降低時系統(tǒng)中的蒸發(fā)溫度降低，使壓縮饑的制冷劑流量減小，特別是環(huán)境溫度降低到0以下時由于空氣側(cè)換熱器表面結(jié)霜，傳熱溫差大，此

9、時流量減少更快，相應(yīng)壓縮機的輸入功率大大減小。l 空氣源熱泵機組運行特性(書P104)（1）當供水溫度一定時，空氣源熱泵的制熱量隨著環(huán)境溫度的升高而增加；其制冷量隨著壞境溫度的升高而減小。但其功率在通常情況下，都是隨著環(huán)境溫度的升高而增大。（2）當環(huán)境溫度一定時，空氣源熱泵的制熱量隨著供水溫度的升高而減少，其制冷量隨著供水溫度的升高而增加，但其功率君醉這供水溫度的升高而增大。但應(yīng)注意：空氣源熱泵在制熱工況下，由于機組可能有結(jié)露或融霜的問題，這將會使機組的制熱性能更為復(fù)雜。6.3.1 結(jié)霜過程及其影響因素u 在結(jié)霜初期霜層增加了傳熱表面的粗糙度及表面積，使蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)有所增加，但隨著霜層增厚

10、導(dǎo)熱熱阻逐漸成為影響傳熱系數(shù)的主要方面，使蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)開始下降；u 霜層的存在加大了空氣流過翅片管蒸發(fā)器的阻力，減少了空氣流量，增加了對流換熱熱阻，加劇了蒸發(fā)器傳熱系數(shù)的下降；u 空氣源熱泵在結(jié)霜工況下運行時，隨著霜層的增厚，將出現(xiàn)蒸發(fā)溫度下降、制熱量下降、風(fēng)量衰減等現(xiàn)象而使空氣源熱泵機組不能正常工作；u 結(jié)霜工況下熱泵系統(tǒng)性能系數(shù)在惡性循環(huán)中迅速衰減：霜層厚度不斷增加使得霜層熱阻增加，使蒸發(fā)器的換熱量大大減少導(dǎo)致蒸發(fā)溫度下降，蒸發(fā)溫度下降使得結(jié)霜加劇，結(jié)霜加劇又導(dǎo)致霜層熱阻進一步加?。籾 在冰核形成階段，因為冷表面本身的不均勻（如劃痕、表面凹進現(xiàn)象等），當濕空氣在冷表面開始凝露后，這些不

11、均勻地方最先開始形成過冷水珠，由于冷表面的進一步冷卻作用，當過冷水珠溫度低于三相點溫度時便形成了冰核，并開始長大；u 在霜層形成的早期，這些冰核以不同的速度朝垂直壁面的方向發(fā)展，并且長大呈條狀分布，在這一階段冰核與冰核之間還沒有相互連接起來，呈單條狀冰柱狀態(tài)；u 在霜層均勻生長階段，先前階段形成的條狀冰核在長大的同時，開始產(chǎn)生分枝并且相互開始交叉連接，其結(jié)果在宏觀上表現(xiàn)為霜層在加厚的同時，霜層表面開始由粗糙轉(zhuǎn)化為平滑；u 當霜層表面溫度到達了冰點溫度時霜層生長進入了充分發(fā)展階段，在宏觀上表現(xiàn)為相對穩(wěn)定的狀態(tài)；u 平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)為結(jié)霜時熱泵的性能系數(shù)與室外換熱器為干盤管時的熱泵性能系數(shù)之比

12、；u 根據(jù)平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)將我國空氣源熱泵冷熱水機組適用地區(qū)分成4類輕霜區(qū)：成都、重慶、桂林等，平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)都在0.97 以上，在這些地區(qū)使用熱泵時結(jié)霜不明顯或不會對供熱造成大的影響，熱泵機組特別適合這類地區(qū)應(yīng)用；低溫結(jié)霜區(qū)：濟南、北京、鄭州、西安、蘭州等，這些地區(qū)屬于寒冷地區(qū)，氣溫比較低，相對濕度也比較低，所以結(jié)霜現(xiàn)象不太嚴重，一般平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)在0.950 以上；一般結(jié)霜區(qū)：杭州、武漢、上海、南京、南昌、宜昌等，平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)在0.800.90 左右，在使用空氣源熱泵供熱時要考慮結(jié)霜除霜損失對熱泵性能的影響；重霜區(qū)：如長沙，平均結(jié)霜除霜損失系數(shù)達0.703，主要是因

13、為該地區(qū)相對濕度過大，而且室外空氣狀態(tài)點恰好處于結(jié)霜速率較大區(qū)間的緣故，在使用空氣源熱泵供熱時必須充分考慮結(jié)霜除霜損失對熱泵性能的影響。6.3.2 除霜過程及其控制方法u 目前，空氣源熱泵機組都采用熱氣沖霜，即通過四通閥切換改變工質(zhì)的流向進入制冷工況，讓壓縮機排出的熱蒸氣直接進入翅片管換熱器以除去翅片表面的霜層u 由于在熱泵除霜的過程中不但不能向室內(nèi)提供熱量，反而還要吸收室內(nèi)的熱量，所以一般用總制熱量和總能效比來評價空氣源熱泵機組性能的優(yōu)劣 總制熱量是指在一個除霜和結(jié)霜周期中熱泵向室內(nèi)提供的總熱量，它等于制熱循環(huán)時熱泵向室內(nèi)提供的總熱量減去除霜時熱泵從房間吸收的熱量 總能效比就是在一個除霜和結(jié)霜周期中總制熱量與總耗功的比值u 時間-溫度法u 模糊智能控制法u 交叉除霜方式（書P110還有一些其他，可以參