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1、. . . .一、计算题1:若向室内供热10kw,采用两种用供热方案,求所需电能的消耗量,并对比作出结论。(1)采用电阻式加热器,直接加热室内空气。(2)用电能拖动热泵供热。假设利用炼钢厂废热,供热温度为10,向室内供热温度为40 ,热泵采用逆卡诺循环。解(1)采用电阻式加热器,直接加热室内空气,则需要供给的电能为10kw(2)用电能拖动热泵供热。假设利用炼钢厂废热,供热温度为10,向室内供热温度为40 ,热泵采用逆卡诺循环,则需消耗电能 h=T2/(T2-T1)=(273+40)/(40-10)=10.4 W=Q/h=10/10.4=0.96 kw从上面的分析求解过程可以看到采用废热利用的热
2、泵供热,非常节约能源。2 作业题,画出压焓图,标注,确定4个参数求解9项指标一水/水热泵制热时,工作条件为:冷凝器工作压力为1MPa,蒸发器工作压力为0.3Mpa,空调用供热水进出口温度分别为10、18,取传热温差为5,冷凝器中过冷度为4,压缩机进气温度为11、出气温度为40,理论输气量为Vh=0.012m3/s,压缩机的输气系数为0.83,指示效率为0.9,机械效率为0.86,热泵工质为R407C。要求画出压焓图,在图上标注7点,求解如下9项指标:(1)单位质量吸热量(2)单位理论压缩功(3)单位实际压缩功(4)单位理论制热量(5)单位实际制热量(6)工质循环流量(7)单位理论热泵制热量(8
3、)压缩机的轴功率(9)热泵实际制热系数解:单级蒸气压缩式热泵循环的热力计算(重点) 4个状态参数(压焓图上1、2、5、6点) 9个指标冷凝温度tc=(10+18)/2+5=19过冷温度 t5=tc-4=19-4=15已知t1=11,P1=0.3Mpa,查表得h1=424kJ/kg,v1=0.091m3/kg已知t2=40,P2=1Mpa, 查表得h2=440kJ/kg由t5=15,P5=1Mpa, 查表得h5=228.1kJ/kg得h6 = h5=228.1kJ/kg(1)单位质量吸热量 qe=h1-h6 =424-228.1=195.9 kJ/kg(2)单位理论压缩功 wo=h2-h1 =4
4、40-428=12 kJ/kg(3)单位实际压缩功 we=wo/(0.9*0.86) =12/(0.9*0.86)=15.5 kJ/kg(4)单位理论制热量 qho=h2-h5 =440-228.1=211.5 kJ/kg(5)单位实际制热量 qh=qe+we =195.9+15.5=211.4 kJ/kg(6)工质循环流量 G=Vh*0.83/v1 =0.012*0.83/0.091=0.11kg/s(7)热泵制热量 Qh= qh*G =211.4*0.11=23.3kw(8)压缩机的实际功率 Pe=we*G =15.5*0.11=1.7kw(9)热泵实际制热系数 COPh=qh/we =2
5、11.4/15.5=13.6二、简答题1高品位能和低品位能各指什么及区别答:高品位能是理论上可以完全转化为功的能量(机械能,电能,化学能,高位的水力和风力)。低品位能是不能全部而只能部分的转化为功的能量(内能,低温物质)。2压缩式热泵由哪些基本设备组成,画出简单示意图并标明热泵制热时热量流向。答:由压缩机、冷凝器、蒸发器 膨胀阀基本设备组成。3 为什么空气源热泵在结霜工况下热泵系统性能系数迅速衰减?霜层厚度不断增加使得霜层热阻增加,使蒸发器的换热量大大减少导致蒸发温度下降,蒸发温度下降使得结霜加剧,结霜加剧又导致霜层热阻进一步加剧,形成恶性循环。4土壤作为低位热源特点:优点:(1)全年地温波动
6、小,热泵的制热性能系数较高。(2)埋地盘管不需除霜。(3)在采暖季节,土壤温度并不是最低,热泵供热能力不会降到最低。(4)埋地盘管冬季从土壤中取出的热量在夏季可通过热传导由地面补充,能起到蓄能的作用。缺点(1)土壤的导热系数小,所以工质与土壤之间的热交换强度小,需要增加换热面积,因而金属耗量大。(2)土壤对金属有腐蚀作用,故对埋地盘管应进行防腐处理。(3)在运行过程中,因采热而引起地温发生变化,地温的变化又造成土壤源热泵蒸发温度的变化,使运行工况不稳定。5 “热泵总是节能的”这句话是否正确?为什么?为什么说合理使用高位能是非常重要的?不正确,热泵节约了高位能。因为实际的能量利用过程具有两个特性
7、:量的守恒性和质的贬值性。任何用能过实质上也可以说成能的量与质的利用过程。要使热能得到合理利用,必须合理使用高位能,必须做到按质用能。6热泵是什么?与制冷机组区别何在?热泵是靠高位能拖动,迫使能量从低位热源流向高位热源的装置。区别:(1)两者的目的不同,如果目的是为了获得高温(制热),也就是着眼于放热至高温部分,那就是热泵;如果目的是为了获得低温(制冷),也就是着眼于从低温热源吸热,那就是制冷机。(2)工作温度不同。7 水源热泵的特点与制约条件是什么?水源热泵的特点:(1)属可再生能源利用技术(2)高效节能(3)运行稳定可靠(4)环境效益显著(5)一机多用,应用范围广(6)自动运行。制约条件:
8、(1)可利用水源条件限制(2)水层的地理结构限制(3)投资的经济性。8 热泵的主要分类有哪四种?答:1、按工作原理分2、按驱动方式分3、按热源与供热介质的组合方式分4、按低位热源分9 对蒸气压缩式热泵工质的有哪些要求?答:1热物理性质 临界温度应比冷凝温度高得多 单位容积制热量要大 饱和压力应适中 绝热指数要小,液体比热要小 传热性能好 流动阻力小2对环境的友好性 大气臭氧层 ODP值 温室气体 GWP值3其他要求良好的化学稳定性对人的生命和健康无害经济性,价廉易得与水的溶解关系与润滑油具有亲和性(溶解度大小利弊) 10 判断下列热泵简图的类型,并指出热泵制热时的蒸发器与制冷器。土壤/水热泵土
9、壤/空气热泵三、填空题(每题一分)1. 常用的热泵工质有_等,写出两种自然热泵工质_。 R22,R134a,R407c, 氨和二氧化碳2. 压缩式热泵系统中,膨胀阀的作用是_。节流降压3. 热泵的驱动能源有_。电驱动、热驱动和发动机驱动4. 热泵系统常用的热源种类有_。空气、水、土壤、太阳能5 热泵工质R22的替代,用新型工质_不用改换回路只需更换润滑油即可。R407c6 蒸气压缩式热泵常用压缩机的类型有_。活塞式压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机、螺杆式压缩机7 蒸气压缩式热泵机组有_。水/水热泵机组、空气/水热泵机组、水/空气热泵机组和空气/空气热泵机组8热泵用压缩机的特点和要求是_。1.热泵用压缩机的工作温度范围更宽,2.热泵用压缩机的抗液击能力更强9 空气源热泵会出现的典型问题是_。结霜形成的恶性循环10对蒸气压缩式热泵工质的热物理性质要求有_。临界温度应比冷凝温度高得多、单位容积制热量要大、饱和压力应适中、绝热指数要小、液体比热要小、传热性能好、流动阻力小11蒸气压缩式热泵常见故障有_。无制冷或制热效果、热量或冷量不足、压缩机的吸气温度不正常、压缩机的排气压力和温度不正常12衡量热泵工质对环境的友好性两个指标是_。 ODP值和GWP值13 土壤源热泵包括的几个主要部分分别是_。14 一次能源指_。可再生能源包括_。 专业.专注 .