热泵习题课及问题详解lml.docx
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热泵习题课及问题详解lml
一、计算题
1:
假如向室内供热10kw,采用两种用供热方案,求所需电能的消耗量,并比照作出结论。
〔1〕采用电阻式加热器,直接加热室内空气。
〔2〕用电能拖动热泵供热。
假设利用炼钢厂废热,供热温度为10℃,向室内供热温度为40℃,热泵采用逆卡诺循环。
解
〔1〕采用电阻式加热器,直接加热室内空气,如此需要供应的电能为10kw
〔2〕用电能拖动热泵供热。
假设利用炼钢厂废热,供热温度为10℃,向室内供热温度为40℃,热泵采用逆卡诺循环,如此需消耗电能
εh=T2/〔T2-T1〕=
W=Q/εh=10/=kw
从上面的分析求解过程可以看到采用废热利用的热泵供热,非常节约能源。
2作业题,画出压焓图,标注,确定4个参数求解9项指标
一水/水pa,空调用供热水进出口温度分别为10℃、18℃,取传热温差为5℃,冷凝器中过冷度为4℃,压缩机进气温度为11℃、出气温度为40℃,理论输气量为Vh=0.012m3/s,压缩机的输气系数为0.83,指示效率为0.9,机械效率为0.86,热泵工质为R407C。
要求画出压焓图,在图上标注7点,求解如下9项指标:
(1)单位质量吸热量
(2)单位理论压缩功
(3)单位实际压缩功
(4)单位理论制热量
(5)单位实际制热量
(6)工质循环流量
(7)单位理论热泵制热量
(8)压缩机的轴功率
(9)热泵实际制热系数
解:
单级蒸气压缩式热泵循环的热力计算〔重点〕
4个状态参数〔压焓图上1、2、5、6点〕
9个指标
冷凝温度tc=〔10+18〕/2+5=19℃
过冷温度t5=tc-4=19-4=15℃
t1=11℃pa,查表得
t2=40℃,P2=1Mpa,查表得h2=440kJ/kg
由t5==15℃,P5=1Mpa,查表得
得
(1)单位质量吸热量qe=h1-h6=424-228.1=195.9kJ/kg
(2)单位理论压缩功wo=h2-h1=440-428=12kJ/kg
(3)单位实际压缩功we=wo/(*)=12/(*)=15.5kJ/kg
(4)单位理论制热量qho=h2-h5=440-228.1=211.5kJ/kg
(5)单位实际制热量qh=qe+we=195.9+15.5=211.4kJ/kg
(6)工质循环流量G=Vh*/v1=*
(9)热泵实际制热系数COPh=qh/we=
二、简答题
1 高品位能和低品位能各指什么与区别
答:
高品位能是理论上可以完全转化为功的能量〔机械能,电能,化学能,高位的水力和风力〕。
低品位能是不能全部而只能局部的转化为功的能量〔内能,低温物质〕。
2压缩式热泵由哪些根本设备组成,画出简单示意图并标明热泵制热时热量流向。
答:
由压缩机、冷凝器、蒸发器膨胀阀根本设备组成。
3为什么空气源热泵在结霜工况下热泵系统性能系数迅速衰减?
霜层厚度不断增加使得霜层热阻增加,使蒸发器的换热量大大减少导致蒸发温度下降,蒸发温度下降使得结霜加剧,结霜加剧又导致霜层热阻进一步加剧,形成恶性循环。
4土壤作为低位热源特点:
优点:
〔1〕全年地温波动小,热泵的制热性能系数较高。
〔2〕埋地盘管不需除霜。
〔3〕在采暖季节,土壤温度并不是最低,热泵供热能力不会降到最低。
〔4〕埋地盘管冬季从土壤中取出的热量在夏季可通过热传导由地面补充,能起到蓄能的作用。
缺点〔1〕土壤的导热系数小,所以工质与土壤之间的热交换强度小,需要增加换热面积,因而金属耗量大。
〔2〕土壤对金属有腐蚀作用,故对埋地盘管应进展防腐处理。
〔3〕在运行过程中,因采热而引起地温发生变化,地温的变化又造成土壤源热泵蒸发温度的变化,使运行工况不稳定。
5“热泵总是节能的〞这句话是否正确?
为什么?
为什么说合理使用高位能是非常重要的?
不正确,热泵节约了高位能。
因为实际的能量利用过程具有两个特性:
量的守恒性和质的贬值性。
任何用能过实质上也可以说成能的量与质的利用过程。
要使热能得到合理利用,必须合理使用高位能,必须做到按质用能。
6热泵是什么?
与制冷机组区别何在?
热泵是靠高位能拖动,迫使能量从低位热源流向高位热源的装置。
区别:
〔1〕两者的目的不同,如果目的是为了获得高温〔制热〕,也就是着眼于放热至高温局部,那就是热泵;如果目的是为了获得低温〔制冷〕,也就是着眼于从低温热源吸热,那就是制冷机。
〔2〕工作温度不同。
7水源热泵的特点与制约条件是什么?
水源热泵的特点:
〔1〕属可再生能源利用技术〔2〕高效节能〔3〕运行稳定可靠〔4〕环境效益显著〔5〕一机多用,应用X围广〔6〕自动运行。
制约条件:
〔1〕可利用水源条件限制〔2〕水层的地理结构限制〔3〕投资的经济性。
8热泵的主要分类有哪四种?
答:
1、按工作原理分
2、按驱动方式分
3、按热源与供热介质的组合方式分
4、按低位热源分
9对蒸气压缩式热泵工质的有哪些要求?
答:
1热物理性质
•临界温度应比冷凝温度高得多
•单位容积制热量要大
•饱和压力应适中
•绝热指数要小,液体比热要小
•传热性能好
•流动阻力小
2对环境的友好性
•大气臭氧层ODP值
•温室气体GWP值
3其他要求
良好的化学稳定性
对人的生命和健康无害
经济性,价廉易得
与水的溶解关系
与润滑油具有亲和性〔溶解度大小利弊〕
10判断如下热泵简图的类型,并指出热泵制热时的蒸发器与制冷器。
土壤/水热泵
土壤/空气热泵
三、填空题〔每题一分〕
1.常用的热泵工质有_________________等,写出两种自然热泵工质_________________。
R22,R134a,R407c,氨和二氧化碳
2.压缩式热泵系统中,膨胀阀的作用是________________。
节流降压
3.热泵的驱动能源有________________。
电驱动、热驱动和发动机驱动
4.热泵系统常用的热源种类有________________。
空气、水、土壤、太阳能
5热泵工质R22的替代,用新型工质________不用改换回路只需更换润滑油即可。
R407c
6蒸气压缩式热泵常用压缩机的类型有________________________________________________________________________________________________。
活塞式压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机、螺杆式压缩机
7蒸气压缩式热泵机组有_______________________________________________________
_________________________。
水/水热泵机组、空气/水热泵机组、水/空气热泵机组和空气/空气热泵机组
8热泵用压缩机的特点和要求是________________________________________________________________________________。
9空气源热泵会出现的典型问题是_______________________________________。
结霜形成的恶性循环
10对蒸气压缩式热泵工质的热物理性质要求有_______________________________________________________________________________________________________________________。
临界温度应比冷凝温度高得多、单位容积制热量要大、饱和压力应适中、绝热指数要小、液体比热要小、传热性能好、流动阻力小
11蒸气压缩式热泵常见故障有_______________________________________________________________________________________________________________________。
无制冷或制热效果、热量或冷量不足、压缩机的吸气温度不正常、压缩机的排气压力和温度不正常
12衡量热泵工质对环境的友好性两个指标是______________________________________。
ODP值和GWP值
13土壤源热泵包括的几个主要局部分别是______________________________________________________________________________________________________。
14一次能源指_____________________________________。
可再生能源包括_____________________________________。
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