工业用热泵热水器系统的设计应用

1 引 言

热泵技术的基本原理基于逆卡诺循环原理。通俗地说，如同在自然界中水总由高处流向低处一样，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温热源经过压缩机压缩后转化为高温热能，所以热泵实质上是一种热量提升装置。热泵具有高效节能的特点，标准工况下其耗电量仅为同等容量电热水器的1/4，是一项极具开发和应用潜力的节能环保新技术。目前，热泵产品在我国广泛地应用于家庭、学校、宾馆、企业，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。

2 热泵技术原理

一台热泵装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀4部分组成，通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量)一压缩一冷凝(放出热量)一节流一再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中(热泵工作原理示意如图1所示)。

在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。

热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收，它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB，通过工质循环系统在冷凝器中放热Qc，几个能量之间的关系是：Qc=QA+QB。由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA;因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。

3 工业用热泵热水器主机设计

热泵技术在国内经过近十年的发展，在应用上得到了极大的开拓。市场上热泵热水器的功率从800 W 至几十千瓦以上不等，已不仅仅应用于家庭，在工业上大功率热泵成功地得到了应用。下面就在某化工厂成功应用的例子作出介绍。

3.1 目标要求

① 日均供热水量：340 t;② 供应热水温度：大于40℃;③适应气候：0～35℃;④制热性能：以标准工况25℃计，制热性能系数(COP：热泵系统所能实现的制热量与所需的动力的比值)不小于3.6。

3.2 主机设计

目标产品由4个完全相同的供热模块组成，每个供热制冷模块又由4台单机组成，每台单机的工作原理见图1所示。

完整内容 [本地下载]