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新型吸收式热泵循环理论及实验的研究

钟理  
【摘要】:本文提出了水/乙二醇,水/二甘醇新型吸收式热泵循环系统。根据热力学第一、二定律,从理论上建立了描述该类热泵的数学模型。从热力学不可逆性原理出发,分析了热泵循环过程的热力学不可逆性引起的(火用)损失。分析了热泵系统的主要部件、发生器和吸收器的传质过程,描述了其传质模型,传质分离效率以及它们与热力学不可逆性的关系。通过对制冷剂,吸收剂流体在管内的对流传热及其溶液换热器冷热流体间传热过程的分析,推导出描述流体对流传热(火用)损表达式,并将(火用)损与换热器传热效率一起分析,描述了冷热流体传热温差大小与换热器传热效率及(火用)损间的关系。从热力学观点出发,指出了目前普遍使用的描述热泵性能参数的不足之处,提出了评价热泵性能的新判据。 用计算机对数学模型模拟计算,得出了系统性能系数cop,(火用)效率η,(火用)指标EI,溶液循环比CR及cop·ΔT与不同操作参数:热源温度、热阱温度、吸收器工作温度、稀浓溶液浓度差,回流比发生器及吸收器传质效率,溶液换热器传热效率的变化规律。比较了水/乙二醇,水/二甘醇两种热泵性能,水/乙二醇热泵的cop较高,而水/二甘醇热泵温升幅度较大。 用实验对理论模型进行了验证,两者基本吻合。在实验中发现,吸收塔吸收过程采用并流绝热流程,其温升比传统的逆流吸收方法可提高3~5℃,其它性能也有不同程度的提高。最后,分析了引起实验结果偏离理论计算值的因素,提出了如何提高热泵性能的措施。


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