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二氧化碳空气能热泵热水器是什么样的?

作者:baishente 时间:2020-5-30 18:37:05 浏览次数:

二氧化碳空气能热泵热水器是什么样的,以下做了简单的描述:

1)基本数据

环境空气温度为10,工质的蒸发温度为0,工质在蒸发器出口处的过热度为o;自来水(冷水)的温度为15,所需的热水温度为60,热水产率为100L/h,热泵制热量应为:

Qc=100×4.2×60-15/3600=5.25kW

工质出气体冷却器的温度为20,压缩机的效率为ncom=0.6.

2)结构与循环

二氧化碳热泵热水机组的结构及循环如图16-8所示。

二氧化碳热泵

16-8二氧化碳热泵热水机组的结构及循环图

16-81点为压力为3~4MPa的二氧化碳低温饱和蒸气,经压缩机升压至2点,变为压力为8~11MPa的高压高温状态,进入气体冷却器,在压力基本不变的情况下温度下降,放热来加热冷水,至3点,变为高压低温的状态,进入膨胀阀,经节流后,至4点,变为低压低温的饱和液与饱和气的混合物,吸收低温热源的热量,并蒸发气化,至蒸发器出口处又全部变为低温低压饱和气,再进入压缩机开始下一个循环。

3)参数计算

压缩机进口处工质的压力为p1=3.48MPa,烙为t=432kJ/kg,嫡为=1.847kJ/kg·)。

初取压缩机排气压力为p2=8.5MPa,该压力下工质出气体冷却器处的焙为hs=246kJ/kg;等熵压缩时压缩机出口处工质的焙为hzs=466kJ/kg,压缩机排气温度为80

二氧化碳热泵参数

由表16-10可见,气体冷却器中工质与水的最小传热温差约为0,难以满足传热要求。

再取压缩机排气压力为p2=9MPa,该压力下工质出气体冷却器处的烙为h3=245kJ/kg;等嫡压缩时压缩机出口处工质的熔为h2s=469kJ/kg,压缩机排气温度为87

气体冷却器中工质与水的沿程温度变化情况如表16-11所示。

二氧化碳热泵

由表16-11可见,气体冷却器中工质与水的最小传热温差约为4,基本可满足传热要求。

再取压缩机排气压力为p2=9.5MPa,该压力下工质出气体冷却器处的常为h3=244kJ/kg;等熵压缩时压缩机出口处工质的焙为h2s=471kJ/kg,压缩机排气温度为92

基于以上数据并参考常规工质部件的确定方法,该机组所需的压缩机可被选定;蒸发器可选用翅片管式(二氧化碳流动管的承压应不小于8MPa),其传热系数取值范围及平均传热温差、换热器面积的计算方法与常规工质类似;气体冷却器可选用套管式(二氧化碳流动管的承压应不小于13MPa),高压超临界二氧化碳的对流换热系数一般大于1500W/m2·),故换热器的传热系数取值范围应与常规工质相近,不同之处在于其平均传热温差的计算。

4)改进与优化

为进一步提高二氧化碳热泵热水机组的制热系数和可靠性,可采用膨胀机代替膨胀阀、加装回热器、热水双级加热等措施。由于二氧化碳的临界温度低,在通常的蒸发温度下,其蒸发压力较高,因此,即使在需制取的热水温度较高时,压缩机的压比及效率仍在合理的范围内(如蒸发温度为0时,其蒸发压力约为3.5MPa,当压缩机排气压力为9MPa时,其压比仅为2.6,压缩机的等熵效率约为0.84,容积效率约为0.86),尤其是在寒冷地区冬季仍可提供较高温度的热水(如环境空气温度为一20时仍可制取90的热水,且制热系数可在2.0以上)。


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