海水热泵的工作原理和基本特性
更新日期:2012-1-26
海水热泵的工作原理和基本特性
设冬季海水温度为8℃,该温度的海水进入蒸发器,在蒸发器中将热量传给低温热泵工质(设工质蒸发温度为3℃),海水则被冷却为5℃排出蒸发器。蒸发器中的热泵工质吸收海水的热量后由液态变为气态,进入压缩机,被压缩机升压后进入冷凝器,在冷凝器中热泵工质在适当温度(如30℃)下冷凝放热,并通过载热介质将制取的热能(如28℃)输送给热用户(游泳池、海水养殖等)。高压的液态工质进入节流阀,经节流变为低温低压的饱和液与饱和气的混合物(温度为3℃,且通常饱和液的质量分数在60%~80% ),进入蒸发器再吸收海水热量,开始下一个循环,实现以海水为低温热源的连续制热。海水热泵工作的基本特性是冷凝温度一定时(当热用户所需的热能温度一定时,热泵的冷凝温度也随之基本确定),热泵的制热性能系数COP(制热性能系数的定义是冷凝器的制热量与压缩机的耗功量之比,一般在3~10之间)随蒸发温度的波动而变化(蒸发温度基本由海水温度确定)。如图2所示,当蒸发温度较低时(蒸发温度为te),热泵工质按1→2→3→4→5→1循环,其中的制热过程是2→3→4,耗功过程是1→2;当蒸发温度上升到teA时,热泵工质按1A→2A→3→4→5A→1A循环,其中的制热过程是2A→3→4,耗功过程是1A→2A。由于过程2→2A是工质过热蒸气的显热降温过程,放热量很小,故两个循环的制热量相近,而耗功量则后者明显小于前者。根据制热性能系数的定义可知,在冷凝温度一定时,蒸发温度越高,海水热泵的制热性能系数越大。
以海水热泵常用的三种工质R717(NH3)、R22和R134a为例[4-5],热泵的理论循环制热性能系数随蒸发温度的
当冷凝温度一定时,蒸发温度下降引起制热性能系数COP下降,且蒸发温度与冷凝温度之差越小,蒸发温度变化对COP的影响越显著。
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