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热泵:
热泵是可以通过转换冷凝器与蒸发器的功能来实现供热的制冷装置。以图
2-9所示的家用分体空调器为例,在供冷季节,室内机内的盘管是蒸发器,吸收室内的热量
后通过室外机的冷凝盘管向室外散发。在供热季节,通过四通换向阀的动作使室内机盘管转
换成冷凝器,而室外机中的盘管成为蒸发器,从而将室外空气的热量转移到室内。大型热泵
机组的工作原理相同,但制冷工质的换向装置或方式不同,有采用制冷剂切换流向的,也有
采用水侧切换(切换冷冻水与冷却水系统)而制冷机组的蒸发器、冷凝器不转换。由于热泵
可以通过消耗少量能量获得较多的热量,所以得到广泛的应用,有很好的发展前途。
(性能系数:考核制冷设备的一个重要性能指标就是性能系数(COP, Coefficient
of Performance),它定义为制冷量(或制热量)与输入能耗的比值。对机组而言,输人能
耗要包括制冷压缩机以外的所有能耗(例如蒸发器、冷凝器风扇能耗等)。另一个定义相
近的指标为能量有效率(ER, Energy Efficiency Ratio)。对于COP与EER的区别,在制
冷空调界有一些争议,有的认为仅是使用的单位不同,有的认为定义范围不同,此处不做
详述。对于工程设计、应用及能耗分析,主要关注的是系统的输出与输入的比值,因此两
者没有本质区别。
对照图2-8,制冷循环的COP=制冷量/能耗,作为热泵运行时制热循环的COP=散
热量/能耗。降低冷凝温度或提高蒸发温度都可以降低能耗(即减小ん2一h),从而提高制
(1)比焓(焓)i。比焓(习惯上简称焓)是热力学描述物质所具内能的状态参数,
比较抽象。在空调工程中,可以近似理解为某一状态下空气具有的热能。虽然空气热湿处
理过程及输送过程中空气的压力有所变化,但变化程度与大气压相比很小,所以可近似看
做定压过程。因此,可以用过程前后空气常值的变化计算过程所需要加入或除去的热量。
湿空气的等于干空气的常与水蒸气的焓之和,为计算方便,与含湿量的表达方式同
样采用单位干空气质量作为分母。某一状态下空气的焓值用下式计算
C。?1+(2500+C。?t)xd式中i一比常,k/kgF;
Cm-干空气的定压比热容,C=1.005k/(kg?℃)
C-水蒸气的定压比热容,Cn=1.84k/(kg?℃)。
(4)温度(干球、湿球、露点温度)。在空调工程中会涉及许多空气温度。
1)空气干球温度t。即用干球温度计测定的空气温度。
2)空气湿球温度、。即用湿球温度计测定的空气温度。湿球温度计的感温球外包有
被水湿润的梦布,在一定空气流速下,由于水分蒸发需要汽化潜热,所以感测的温度低于
干球温度。两温度的差值越大,说明水分蒸发速率越大、空气相对湿度越小。
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在此过程中有极少量制冷剂会汽化(称为闪蒸汽);液态制冷剂在蒸发器中吸收外界
若净工程应用技术
(空气或水)的热量而蒸发为气态制冷剂,在此过程中制冷剂发生相变(液一气)但温度
不变,该温度称为“蒸发温度”,为了提高制冷量及防止残存液态制冷剂返回压缩机,通
常还使气态制冷剂有一定的“过热”,这样就完成了一个制冷循环。
运用制冷剂的压焓图(见图2-8)可以简单明了地表示制冷循环的各过程、制冷剂
的状态变化、相应的能量交换以及分析系统性能影响因素。
纵坐标表示制冷剂的压力,横坐标表示制冷剂的比焓。
某种制冷剂在压缩机中被压缩的过程,压力由低压上升到高压;从2到3表示制冷剂在冷
凝器中被冷凝为液态,其中3到3表示液态制冷剂的“过冷”:3到4是制冷剂经过膨胀
阀的节流降压过程;4到1是制冷剂在蒸发器中的蒸发(制冷)过程,其中1"到1表示制
冷剂的“过热”。在制冷循环中,外界提供的能量(即能耗)为h2-h1,制冷量为
hっ3,冷凝器散发的热量为h2ーh。可以看到,散热量=制冷量+能耗。
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