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二氧化碳空氣能熱泵熱水器是什么樣的?

作者:baishente 時(shí)間:2020-5-30 18:37:05 瀏覽次數(shù):304">

二氧化碳空氣能熱泵熱水器是什么樣的,以下做了簡單的描述:

1)基本數(shù)據(jù)

環(huán)境空氣溫度為10,工質(zhì)的蒸發(fā)溫度為0,工質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的過熱度為o;自來水(冷水)的溫度為15,所需的熱水溫度為60,熱水產(chǎn)率為100L/h,熱泵制熱量應(yīng)為:

Qc=100×4.2×60-15/3600=5.25kW

工質(zhì)出氣體冷卻器的溫度為20,壓縮機(jī)的效率為ncom=0.6.

2)結(jié)構(gòu)與循環(huán)

二氧化碳熱泵熱水機(jī)組的結(jié)構(gòu)及循環(huán)如圖16-8所示。

二氧化碳熱泵

16-8二氧化碳熱泵熱水機(jī)組的結(jié)構(gòu)及循環(huán)圖

16-81點(diǎn)為壓力為3~4MPa的二氧化碳低溫飽和蒸氣,經(jīng)壓縮機(jī)升壓至2點(diǎn),變?yōu)閴毫?/span>8~11MPa的高壓高溫狀態(tài),進(jìn)入氣體冷卻器,在壓力基本不變的情況下溫度下降,放熱來加熱冷水,至3點(diǎn),變?yōu)楦邏旱蜏氐臓顟B(tài),進(jìn)入膨脹閥,經(jīng)節(jié)流后,至4點(diǎn),變?yōu)榈蛪?a href="http://w4620.cn/cms/product/2016-11/135.html" target="_blank" title="低溫?zé)岜? textvalue="低溫">低溫的飽和液與飽和氣的混合物,吸收低溫?zé)嵩吹臒崃,并蒸發(fā)氣化,至蒸發(fā)器出口處又全部變?yōu)榈蜏氐蛪猴柡蜌,再進(jìn)入壓縮機(jī)開始下一個循環(huán)。

3)參數(shù)計(jì)算

壓縮機(jī)進(jìn)口處工質(zhì)的壓力為p1=3.48MPa,烙為t=432kJ/kg,嫡為=1.847kJ/kg·)。

初取壓縮機(jī)排氣壓力為p2=8.5MPa,該壓力下工質(zhì)出氣體冷卻器處的焙為hs=246kJ/kg;等熵壓縮時(shí)壓縮機(jī)出口處工質(zhì)的焙為hzs=466kJ/kg,壓縮機(jī)排氣溫度為80。

二氧化碳熱泵參數(shù)

由表16-10可見,氣體冷卻器中工質(zhì)與水的最小傳熱溫差約為0,難以滿足傳熱要求。

再取壓縮機(jī)排氣壓力為p2=9MPa,該壓力下工質(zhì)出氣體冷卻器處的烙為h3=245kJ/kg;等嫡壓縮時(shí)壓縮機(jī)出口處工質(zhì)的熔為h2s=469kJ/kg,壓縮機(jī)排氣溫度為87。

氣體冷卻器中工質(zhì)與水的沿程溫度變化情況如表16-11所示。

二氧化碳熱泵

由表16-11可見,氣體冷卻器中工質(zhì)與水的最小傳熱溫差約為4,基本可滿足傳熱要求。

再取壓縮機(jī)排氣壓力為p2=9.5MPa,該壓力下工質(zhì)出氣體冷卻器處的常為h3=244kJ/kg;等熵壓縮時(shí)壓縮機(jī)出口處工質(zhì)的焙為h2s=471kJ/kg,壓縮機(jī)排氣溫度為92

基于以上數(shù)據(jù)并參考常規(guī)工質(zhì)部件的確定方法,該機(jī)組所需的壓縮機(jī)可被選定;蒸發(fā)器可選用翅片管式(二氧化碳流動管的承壓應(yīng)不小于8MPa),其傳熱系數(shù)取值范圍及平均傳熱溫差、換熱器面積的計(jì)算方法與常規(guī)工質(zhì)類似;氣體冷卻器可選用套管式(二氧化碳流動管的承壓應(yīng)不小于13MPa),高壓超臨界二氧化碳的對流換熱系數(shù)一般大于1500W/m2·),故換熱器的傳熱系數(shù)取值范圍應(yīng)與常規(guī)工質(zhì)相近,不同之處在于其平均傳熱溫差的計(jì)算。

4)改進(jìn)與優(yōu)化

為進(jìn)一步提高二氧化碳熱泵熱水機(jī)組的制熱系數(shù)和可靠性,可采用膨脹機(jī)代替膨脹閥、加裝回?zé)崞鳌崴p級加熱等措施。由于二氧化碳的臨界溫度低,在通常的蒸發(fā)溫度下,其蒸發(fā)壓力較高,因此,即使在需制取的熱水溫度較高時(shí),壓縮機(jī)的壓比及效率仍在合理的范圍內(nèi)(如蒸發(fā)溫度為0時(shí),其蒸發(fā)壓力約為3.5MPa,當(dāng)壓縮機(jī)排氣壓力為9MPa時(shí),其壓比僅為2.6,壓縮機(jī)的等熵效率約為0.84,容積效率約為0.86),尤其是在寒冷地區(qū)冬季仍可提供較高溫度的熱水(如環(huán)境空氣溫度為一20時(shí)仍可制取90的熱水,且制熱系數(shù)可在2.0以上)。


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