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吸附式热泵热水装置是怎么样的?

作者:baishente 时间:2020-5-26 16:41:31 浏览次数:

多孔性固体在一定条件下对某些气体具有较强的吸附作用,同时放出吸附热;当对吸附了气体的多孔性固体加热时,气体又可解吸出来。这种多孔性固体称为吸附剂(如沸石、活性炭、分子筛、硅胶等),所吸附的气体称为热泵工质(如水、甲醇、氨等),吸附剂与工质的特定组合称为吸附剂-工质对。基于固体吸附剂与工质之间吸附与解吸过程的热泵热水装置为吸附式热泵热水装置。

基本的间歇型吸附式热泵热水装置的示意如图1-30所示。

吸附式热泵热水装置

由图可见,吸附式热泵热水装置的基本部件有热水箱、内充以吸附剂的吸附床、冷凝器、蒸发器、贮液器、节流阀和其他控制阀门组成。其基本工作过程为:由驱动热源(燃料燃烧等)加热吸附床中吸附了循环工质的吸附剂,吸附床中的温度和压力升高,产生循环工质气体并经单向阀进入冷凝器;在工质排出后,停止驱动热源,而待加热水通入吸附床开始冷却吸附剂。循环工质进入冷凝器后由气态变为液态,并放热给待加热水,进入贮液器,再经节流阀降温降压后进入蒸发器,在蒸发器中吸收低温热源(环境空气等)的热量变为工质蒸气。此时吸附床中的吸附剂已被冷却,压力和温度均已降低,循环工质又可被吸附剂吸附,同时放出吸附热,使被加热水的温度升高,待吸附达饱和后,再停止被加热水,而又使驱动热源进入,使吸附剂的温度、压力又升高,循环工质解吸,开始下一个循环。

吸附式热泵装置示意图

上述装置中循环工质的流动及其吸热、放热均为间歇不连续的,要实现连续工作,基本方法是采用多吸附床和多个调节阀门。以双吸附床为例,其结构示意如图1-31所示。图1-31所示基本的连续型吸附式热泵热水装置通过吸附床A和吸附床B的交替工作实现循环工质在冷凝器、节流阀、蒸发器中的连续流动。具体工作过程为:吸附床A被驱动热源加热产生循环工质时,吸附床B被待加热水冷却吸附循环工质,阀1、阀3、阀6、阀7开而阀2、阀4、阀5、阀8关,这样工质从吸附床A流出进入冷凝器放热,经节流阀降温降压、蒸发器吸热后回到吸附床B,如图中实线路线所示。当吸附床A中工质解吸完毕、吸附床B中工质吸附达饱和后,阀7、阀6关而阀8、阀5开,吸附床B被驱动热源加热产生工质而吸附床A被待加热水冷却降温来吸附循环工质,同时工质通路中阀1、阀3关而阀2、阀4开,工质出吸附床B后经阀4进入冷凝器,经节流阀、蒸发器和阀2进入吸附床A被吸附,如图中虚线所示。至吸附床A中吸附剂吸附达饱和且吸附床B中工质被解吸完毕后,两组阀再一次切换,开始下一个循环,这样,尽管每个吸附床的工作仍是间歇式的,但通过两个床的配合和阀组的控制,工质在冷凝器、节流阀、蒸发器中的流动是连续的。采用双吸附床结构尽管实现了循环工质流动的不间歇,但流量随时间的波动还比较大,如要使其流动更平稳,则需多吸附床,吸附床越多,则循环工质的流动越接近流量无波动的平稳流动。

吸附式热泵热水装置有如下特点:

①吸附式热泵热水装置的驱动能源是高温热能,选择范围广。

②吸附式热泵热水装置的热效率(热水获得的热量与高温驱动热能的热量之比,也恒大于100%)对被加热水的温度不敏感,即当被加热水的温度在一定范围内变化时,其性能系数的变化不大。

③吸附式热泵热水装置的工质冷凝放热过程和吸附放热过程可分别为用户提供不同温度水平的热水。

④结构简单、运动部件少、抗震性好,安装简便。

⑤制取热水产率的调控容易。

⑥吸附式热泵热水装置中的固体吸附剂为多微孔介质,比表面积大,导热性能相对低,因而吸附/解吸需要的时间长,单位质量吸附剂的制热功率较小,机组尺寸较大。

⑦为实现连续稳定制取热水,需采用多床和多个阀组或蓄热装置等,对机组的控制要求高。


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