【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制熱系數(shù) COPH 為（公式 2） 即熱泵的制熱系數(shù)永遠(yuǎn)大于 1 ，用戶(hù)獲得的熱能總是大于所消耗的電能或燃料能。 （ 2） 鍋爐的能流圖和制熱系數(shù)以鍋爐作為普通制熱裝置的代表，其能流圖如圖 4 所示（按制熱系數(shù)的含義，鍋爐的制熱系數(shù)也即通常所說(shuō)的熱效率，圖中取為 0 . 8 ）。 基于汽輪機(jī)排 汽 的第二類(lèi)吸收式熱泵的設(shè)計(jì) 9 圖 3 熱泵的簡(jiǎn)化能流 圖 4 鍋爐的簡(jiǎn)化能流 由圖 4 和式（ 2）可知，鍋爐等普通制熱裝置的制熱系數(shù)永遠(yuǎn)小于 1 ，即用戶(hù)獲得的熱能總是小于所消耗的電能或燃料能。 熱泵分 類(lèi) 1）按工作原理分類(lèi) （ 1）蒸汽壓縮式熱泵（也稱(chēng)為機(jī)械壓縮式熱泵）； （ 2）吸收式熱泵； （ 3）化學(xué)熱泵； （ 4）蒸汽噴射式熱泵； （ 5）電加熱式熱泵。 2）按驅(qū)動(dòng)熱源所用的能源種類(lèi)分類(lèi) （ 1）電動(dòng)熱泵 （ 2）燃?xì)鉄岜? 吸收式熱泵的工作原理 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 利用高溫?zé)崮芗訜岚l(fā)生器中的工質(zhì)對(duì)濃溶液，產(chǎn)生高溫高壓的循環(huán)工質(zhì)蒸汽，進(jìn)入冷凝器；在冷凝器中循環(huán)工質(zhì)凝結(jié)放熱變?yōu)楦邷馗邏旱难h(huán)工質(zhì)液體，進(jìn)人節(jié)流閥；經(jīng)節(jié)流閥后變?yōu)榈蜏氐蛪旱难h(huán)工質(zhì)飽和汽與飽和液的混合物，進(jìn)人蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器中循環(huán)工質(zhì)吸 收低溫?zé)嵩吹臒崃孔優(yōu)檎羝?，進(jìn)人吸收器；在吸收器中循環(huán)工質(zhì)蒸汽被工質(zhì)對(duì)溶液吸收，吸收了循環(huán)工質(zhì)蒸汽的工質(zhì)對(duì)稀溶液經(jīng)熱交換器升溫后被不斷泵送到發(fā)生器，同時(shí)產(chǎn)生了循環(huán)工質(zhì)蒸汽的發(fā)生器中的濃溶液經(jīng)熱交換器降溫后被不斷放人吸收器，維持發(fā)生器和吸收器中液位、濃度和溫度的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)吸收式熱泵的連續(xù)制熱。 （ 1）按工質(zhì)對(duì)劃分 有 H2OLiBr 熱泵、 NH3H2O 熱泵等。 （ 2）按驅(qū)動(dòng)熱源劃分 ① 蒸汽型熱泵。以蒸汽的潛熱為驅(qū)動(dòng)熱源。根據(jù)工作蒸汽的品味高低，有單效蒸汽型熱泵（工作蒸汽表壓為 ）和雙效蒸汽型熱泵（工作蒸汽表壓為 ～ ）兩種類(lèi)型。 ② 熱水型熱泵。以熱水的濕熱為驅(qū)動(dòng)熱源。熱水包括工業(yè)余熱水、地?zé)崴蛱?yáng)能熱水，熱水溫度為 85～ 150℃是多為單效機(jī)組，熱水溫度大于 150℃時(shí)多為雙向機(jī)組。 基于汽輪機(jī)排 汽 的第二類(lèi)吸收式熱泵的設(shè)計(jì) 11 ③ 直接型熱泵。以燃料 的燃燒為驅(qū)動(dòng)熱源?？煞譃槿加托?、燃?xì)庑突蚨嗳剂闲?。燃油型可燃燒輕油和重油，燃?xì)庑涂扇紵夯瘹狻⒊鞘忻簹?、天然氣等，也可以其它燃料或可燃廢料作驅(qū)動(dòng)熱源。直燃型機(jī)組由于燃料燃燒溫度較高，一般為雙效或多效型。 ④ 余熱型熱泵。以工業(yè)余熱為驅(qū)動(dòng)熱源。 ⑤ 混合熱源型熱泵。如熱水與直燃型復(fù)合、熱水與蒸汽型復(fù)合、蒸汽與直燃型復(fù)合等形式。 （ 3）按驅(qū)動(dòng)熱源的利用方式劃分 ① 單效熱泵。驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接利用一次。 ② 雙效熱泵。驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接和間接利用兩次。 ③ 多效熱泵。驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接和間接地利用多次。 ④ 多級(jí)熱泵。驅(qū)動(dòng)熱泵在多個(gè)壓力不同的發(fā)生器內(nèi)依次被直接利用。 （ 4）按制熱目的的劃分 ① 第一類(lèi)吸收式熱泵。以獲得大量的中溫?zé)崮転槟康?。該?lèi)熱泵向低溫?zé)嵩次鼰?，輸出熱的溫度低于?qū)動(dòng)熱源，輸出熱的量多于驅(qū)動(dòng)熱量。 ② 第二類(lèi)吸收式熱泵。以獲得少量的高 溫?zé)崮転槟康?。該?lèi)熱泵向驅(qū)動(dòng)熱源吸熱，向低溫?zé)嵩捶艧?，輸出熱的溫度高于?qū)動(dòng)熱源，輸出熱的量少于驅(qū)動(dòng)熱量。 （ 5）按溶液循環(huán)流程劃分 ① 串聯(lián)式。溶液先進(jìn)入高壓發(fā)生器，再進(jìn)入低壓發(fā)生器，然后流回吸收器。 ② 倒串聯(lián)式。溶液先進(jìn)入低壓發(fā)生器，再進(jìn)入高壓發(fā)生器，然后流回吸收器。 ③ 并聯(lián)式。溶液同時(shí)進(jìn)入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器，然后流回吸收器。 ④ 串并聯(lián)式。溶液同時(shí)進(jìn)入高壓發(fā)生器和低溫發(fā)生器，流 出高壓發(fā)生器的溶液再進(jìn)入低壓發(fā)生器，然后流回吸收器。 （ 6）按機(jī)組結(jié)構(gòu)劃分 ① 單筒式。機(jī)組的主要熱交換器布置在一個(gè)簡(jiǎn)體內(nèi)。 ② 雙筒式。機(jī)組的主要熱交換器布置在兩個(gè)簡(jiǎn)體內(nèi)。 ③ 三筒式。機(jī)組的主要熱交換器布置在三個(gè)簡(jiǎn)體內(nèi)。 ④ 多筒式。機(jī)組的主要熱交換器布置在多個(gè)簡(jiǎn)體內(nèi)。 ① 吸收式熱泵的主要 優(yōu)點(diǎn) 是運(yùn)動(dòng)部件少，噪聲低，運(yùn)轉(zhuǎn)磨損小， 但制造費(fèi)用比壓縮式熱泵貴些。 ② 吸收式熱泵的熱力系數(shù)ξ H 通常低于壓縮式熱泵的制熱系數(shù) COPH,但兩者的分母項(xiàng)含義不同。吸收式熱泵用熱能來(lái)驅(qū)動(dòng)，分母項(xiàng)為熱能，熱能中只有一部分是可用能（可用沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 能與電能、機(jī)械功等價(jià)。熱能中可用能的比率為 1Ta/Tr,Ta 為環(huán)境溫度， Tr為熱能溫度）；而壓縮式熱泵則是用 電能 或機(jī)械功來(lái)驅(qū)動(dòng)，所消耗的電能、機(jī)械功全部是可用能。因此，吸收式熱泵適宜于用廢熱或低成本燃料產(chǎn)生的熱能來(lái)驅(qū)動(dòng)。 ③ 吸收式熱泵的熱力系數(shù)在冷凝溫度和蒸發(fā)溫度 之差增大時(shí)，其變化幅度比壓縮式熱泵的制熱系數(shù)小。因此，在環(huán)境溫度下降或用戶(hù)需熱溫度提高時(shí)，吸收式熱泵的供熱量變化不如壓縮式熱泵那樣敏感。 二類(lèi)吸收式熱泵簡(jiǎn)介 本章小結(jié) 通過(guò)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)和了解讓我對(duì)熱泵基礎(chǔ)知識(shí)有了更深刻的理解，從熱泵的發(fā)展過(guò)程 、 熱泵的分類(lèi) 到熱泵的性能指標(biāo)，讓我系統(tǒng)全面的了解了熱泵裝置。在本章的最后接觸了吸收式熱泵， 通過(guò)對(duì)吸收式熱泵的學(xué)習(xí)和了解 為我們后面的設(shè)計(jì)打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。 基于汽輪機(jī)排 汽 的第二類(lèi)吸收式熱泵的設(shè)計(jì) 13 第三章 基于汽輪機(jī)排汽的第二類(lèi)吸收式熱泵設(shè)計(jì) 汽輪機(jī)組的熱耗率和熱效率是汽輪機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。 他們主要與熱力循環(huán)的形式及其參數(shù)有關(guān)。比如，當(dāng)背壓提高時(shí)，就會(huì)使汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性降低。這時(shí)循環(huán)冷卻水的溫度就會(huì)升高，而 熱泵是以消耗少量電能為代價(jià)，能將大量無(wú)用的低溫?zé)崮茏優(yōu)橛杏玫母邷責(zé)崮堋?本章的主要內(nèi)容就是以 某 50MW 凝汽式 凝汽器的循環(huán)冷卻水作為中溫驅(qū)動(dòng)熱源制取高溫有用的熱源， 并分析其 經(jīng)濟(jì)性及 可行性 。 在本設(shè)計(jì)中，采用 50MW 凝汽式汽輪機(jī) 凝汽器的循環(huán)冷卻水作為熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源來(lái)制取高溫有用的熱源， 由于純凝汽式汽輪機(jī) 額定工況 運(yùn)行時(shí) 背壓較低，循環(huán)冷卻水的出水溫度較低 ，無(wú)法作為熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源，因此，本次設(shè)計(jì)擬采用汽輪機(jī)凝汽器低真空運(yùn)行的方式來(lái)提高凝汽器循環(huán)冷卻水的出水溫度，即提高機(jī)組背壓，同時(shí)減少凝汽器循環(huán)冷卻水流量，則凝汽器內(nèi)凝結(jié)水溫度就會(huì)升高，因此提高了循環(huán)冷卻水出水溫度，這樣就可以利用這樣溫度較高的循環(huán)冷卻水來(lái)作為第二類(lèi)吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源，來(lái)制取溫度較高的熱水。 為了比較，本次設(shè)計(jì)選取了 3 組不同的 凝汽器循環(huán)冷卻水參數(shù)（ 熱泵熱源 參數(shù) ）來(lái)進(jìn)行計(jì)算分析。 工況 1： 冷卻水進(jìn)口溫度 01 50wtC? ， 冷 卻水循 環(huán)水量 Dw=6400t/h； 工況 2： 冷卻水進(jìn)口溫度 01 50wtC? ， 冷卻水循 環(huán)水量 Dw=6400t/h； 工況 3： 冷卻水進(jìn)口溫度 01 50wtC? ， 冷卻水循 環(huán)水量 Dw=6400t/h； 為了節(jié)約篇幅并能說(shuō)明問(wèn)題，以下計(jì)算均以工況 1 為例，其他兩工況的計(jì)算過(guò)程不在列出，只給出計(jì)算結(jié)果。 （根據(jù)個(gè)人的計(jì)算內(nèi)容自行安排） 凝汽器真空 確定 正常運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)的排汽 壓力 與排汽溫度的關(guān)系是飽和蒸汽的壓力和溫度的關(guān)系。這樣，實(shí)際凝汽器內(nèi) 的蒸汽壓力可由與其相對(duì)應(yīng)的飽和溫度來(lái)確定，而飽和溫度 ct 用下式計(jì)算： δtttt ???? w1c （ 31） 式中， w1t 為循環(huán)水入口溫度， ℃ ； t? 為循環(huán)水溫升， ℃ ； δt 為凝汽器端差， ℃ 。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 由凝汽器熱平衡式得到： tcDhhD ???? pwccc )( （ 32） 得到循環(huán)水在凝汽器內(nèi)的溫升為： pwccc )( cD hhDt ???? （ 33） 式中， cc hh ?? 表示 1 kg 蒸汽在凝汽器中凝結(jié)放出的熱量。由于 在較大的凝汽器壓力變化范圍內(nèi)， cc hh ?? 值的變化范圍很小，因此，一般可以近似將其取為 2200kJ/kg （小型機(jī)組約為2300kJ/kg ）； pc 為水的比熱，取 pc =（ kg℃ ）； wD 為循環(huán)水流量， t/h 。則，上式變?yōu)椋? mD DDDt 2200 w cwc ???? （ 34） 式中， wc/m D D? ，稱(chēng)為凝汽器的冷卻倍率，它表明循環(huán)水量是凝結(jié)蒸汽量的多少倍。 m越大， t? 越小，真空越高。 凝汽器端差是凝汽器內(nèi)蒸汽的飽和溫度 ct 與循環(huán)水出口溫度 w2t 之差，以 δt 表示，即： w2c ttδt ?? （ 35） 由凝汽器熱平衡式可得 ： mcpw tKAtcD ??? （ 36） 式中， K 為凝汽器總體傳熱系數(shù)， kW/（ m2℃ ）； cA 為凝汽器的冷卻面積 ， m2； mt? 為凝汽器中蒸汽與循環(huán)水之間的對(duì)數(shù)平均溫差， ℃ 。 由于凝汽器空氣冷卻區(qū)的面積很小，故可以假定汽輪機(jī)排汽溫度 ct 沿整個(gè)冷卻面積不變，則 mt? 可以用下式計(jì)算： c w 1 c w 2mc w 1c w 2( ) ( )lnl n( )t t t t tt t t t tttt??? ? ? ?? ? ?? ? ?? （ 37） 把上式代入式（ 36）并經(jīng)整理得： 1wp c ???DckAett? （ 38） 再把式（ 34）代入式（ 38）中可以得到下式 基于汽輪機(jī)排 汽 的第二類(lèi)吸收式熱泵的設(shè)計(jì) 15 1525wpcwc??DckAeDDt? （ 310） 根據(jù)設(shè)計(jì)方案中給定的參數(shù)和公式 3 3 310（根據(jù)汽輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，凝汽器參傳熱面及 Ac=3500ｍ 2， 傳熱系數(shù)為： XXXXXXXXXx， Dc估計(jì)為 （這個(gè)值也根據(jù)個(gè)人的工況改動(dòng)） ），可以得到凝汽器變工況是的各個(gè)參數(shù)，如表 31 所示。 （所有的表嚴(yán)格參照 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范） 表 31 凝汽器變工況參數(shù)表 參數(shù) 單位 凝汽器工況 工況 1 工況 2 工況 3 冷卻水入口水溫 ℃ 50 50 50 冷卻水 流量 t/h 6400 3870 3110 排汽流量 t/h 冷卻水溫升 ℃ 18 凝汽器端差 ℃ 8 凝結(jié)水溫度 ℃ 凝汽器背壓 MPa