熱泵技術及其套用

《熱泵技術及其套用》是2008年化學工業出版社出版的圖書，作者是陳東、謝繼紅。本書分五章介紹了熱泵技術的相關知識。

基本介紹

• 中文名：熱泵技術及其套用
• 作　者：陳東謝繼紅
• 出 版 社：化學工業出版社
• 出版時間：2008-02-01

基本信息

作　者：陳東，謝繼紅 著出 版 社：化學工業出版社ISBN：9787502581336出版時間：2008-02-01版　次：1頁　數：282裝　幀：平裝開　本：16開所屬分類：圖書 > 教材教輔 > 大學教材

內容簡介

全書共分為5章：第1章介紹了熱泵的基礎知識，包括理論基礎知識、熱泵的特點、各類熱泵簡介；第2章介紹了蒸氣壓縮式熱泵的性能指標、循環、工質、基本部件、輔助部件和材料、設計及安裝調試等內容；第3章介紹了溴化鋰吸收式熱泵的性能指標、循環、工質對、部件、設計及安裝調試等內容；第4章簡要介紹了吸附式熱泵的基本循環、性能指標、工質對、設計思路等；第5章介紹了熱泵在食品生化與製藥工業、城市公用事業(包括生活領域)、農副產品種植養殖等方面的套用。本書基本反映了熱泵技術的概貌，為工程技術人員掌握和套用熱泵技術提供了豐富的參考資料和數據，也可作為大學本科高年級學生的選修課教材。

套用領域

熱泵熱水器在泳池中的運用

1.1 游泳池的熱損失(別墅泳池設計里尤其注重)

游泳池有室外露天游泳池（場）以及室內溫水游泳池（館）兩大類。從游泳池的使用性質分，有比賽池，訓練池，跳水池，兒童戲水池等；從經營性質分，有公用游泳池，商業賓館內游泳池，也有私人別墅住宅內的游泳池等。但無論何種游泳池，都有一個要求維持池水溫度恆定的要求，池水的溫度因使用性質不同而異。游泳池的熱損失有下列幾個方面：（尤其是在別墅泳池設備的傳導中）

1）游泳池池水因水面蒸發，水面傳導，池底和池壁傳導而不斷損失熱量。

2）因人們在游泳池內游泳，會損失一部分池水，必須不斷補充，而補充水需加熱，需要補充一部分熱量；

3）此外，整個游泳池的設備和管道也在不斷向周圍環境排放熱量。

以上這一些損失的熱量，都需要不斷補充，才能維持池水有一定的溫度。這些熱損失再加上游泳場館淋浴等用熱的負荷可以稱之為經常性用熱負荷。

另外，恆溫池水也有一次性全部更換新的要求。為了清洗，消毒的要求，在一定時段內，要求將池水全部放空，重新輸入溫水。如果補充的水是冷水（水溫在5-15℃），那末，加熱整池水需要的用熱量就是一次性衝擊負荷。

1.2 游泳池池水溫度（恆溫泳池設備）

一般室內游泳池池水溫度為24－29℃，室外的為22－30℃。如室內游泳館有完善的空調採暖設施，可以取為25℃；如果氣溫低，可以取為27℃。熱損失與池水溫度高低有關，也與周圍環境（例如空氣）溫度有關。一般室內環境溫度比池水溫度高1-2℃。國外資料表明：室內游泳池最佳環境參數為：

空氣溫度 26-30℃

池水溫度 25-28℃

地面溫度 30-32℃

風 速 0.05-0.1m/s

相對濕度 50-60%

1.3 室內游泳館相對濕度（恆溫泳池設備）

維持室內游泳館內一定的相對濕度十分必要。當室外溫度為-10℃，室內空氣相對濕度為50-60%，設雙層窗的傳熱係數為2.9W/m2時，玻璃窗戶上仍會潮濕、結露；即使室外氣溫為-1℃，室內為28℃ 時，也會結露。因而游泳池場館必須除濕。

1.4 游泳池的用熱負荷計算

前者提到，對於游泳池用熱的經常性負荷，有：

a.水面蒸發散熱；

b.水面傳導散熱；

c.池底，池壁傳導散熱；

d.設備及管道散熱；

e.補水加熱量；

f.游泳場館淋浴等用熱；

由於蒸發散熱，傳導散熱等計算十分複雜，而且必須有游泳池結構的詳細尺寸，氣象，土壤等資料，為了估算的方便，對於a,b,c,d四項，可以合併為一項，即：按游泳池水面面積m2計的平均熱散失量。可以見表1

表1

環境溫度℃ 5 10 15 20 25 26 27 28 29 30

露天 KJ/h 4522 4187 3852 3433 2931 2847 2721 2596 2470 2302

游泳池 w 1256 1163 1070 953 814 791 756 721 686 639

室內 KJ/h 2345 2177 2010 1842 1507 1465 1382 1340 1256 1172

游泳池 w 651 605 558 512 419 407 384 372 349 325

表中數值按下列條件計算：水溫27℃，空氣相對濕度50%，風速：室內 0.5m/s;室外 2 m/s

國外資料介紹，對於露天游泳池的熱損失，也可以按下列數據估算；在水溫為23℃，平均氣溫10－12℃時，

對流熱損失 70―95W/㎡

輻射熱損失 60－80 W/㎡（夜間）

輻射得熱量 ≤180 W/㎡〔白天〕

蒸發熱損失 350－700 W/㎡

補充水時的補熱量 400－600 W/㎡

對於補水熱損失，可以按補水量及補水溫差進行計算而得。游泳池每天補水量占游泳池容積的百分數可見表2。

表2

游泳池類別 比賽池 訓練池 跳水池 室內公共池 露天公共池 兒童池 幼兒池 水球池 游泳跳水合一池

補充水量（%） 3－5 3－5 3－5 5－10 10－15 10－15 15 5 5

方案設計中建議：露天池取10%=B1；室內池取5%=B2。因補水需補熱的小時功率可按下式計算

P=[(V×B×1000/24)×(t2-t1)/860] kW， （1－1）

式中：P－補水的補熱功率，kW；

V－游泳池容積，m3；

B－補水量的百分數，%；

t1－補水初溫，℃；

t2－池水溫度，℃。

至於游泳館所用的淋浴、洗滌等生活熱水用量的計算及制熱所需負荷，可按常規計算。

對於一次性衝擊負荷，則按照換水量以及水溫升來計算其總用熱功率和小時用熱功率（機器所需的制熱功率）。總用熱功率QZh

QZh=1.15×V×（t2－t1）×1000/860 kW， （1－2）

小時熱功率Ph=QZh/T kW， （1－3）

式中：V－ 游泳池的總容積，m3；

t2－ 池水所需溫度，℃；

t1－ 冷水溫度，℃；

T－ 換水周期，h；

1.15－考慮在換水周期內的熱損失附加值。

一般初次充水或換水的周期T為24－48h計。也就是說，要求在24－48h內完成整池的換水。至於間隔多長時間換一次水，應根據用戶對於游泳池的使用要求和經營情況而定。由於池水是在不斷循環過濾和消毒的，間隔時間相對比較長，可以是一個月，半年、甚至一年，對於桑拿浴性質的水池，有可能是一天換一次水。對於有幾個游泳池的場館，在計算負荷時，可以將換水時間錯開。在選擇主機時，可按一個最大容積的水池的一次性負荷來計算，也可以用換水周期的時間長短來調整。各種不同的游泳池的循環次數和周期可見表3。

表3

類別 循環次數

n（次/日） 循環周期

T（小時） 類別 循環次數

n（次/日） 循環周期

T（小時）

比賽、訓練池 4－2.4 6－10 公用池 4－3 6－8

跳水、私人池 3－2 8－12 兒童池 6－4 4－6

跳水、游泳合一池 3－2.4 8－10 幼兒池 24－12 1－2。

目錄

第1章　熱泵基礎知識

1.1理論基礎知識

1.1.1術語約定

1.1.2熱力學基礎

1.1.3工作介質的熱力性質計算方法

1.1.4傳遞性質及其獲取

1.1.5傳熱學基礎

1.1.6液體力學基礎

1.2熱泵的含義及特點

1.3熱泵的歷史與發展

1.4熱泵的性能指標

1.4.1熱泵的制熱係數

1.4.2熱泵與其他制熱裝置制熱效率的比較

1.5熱泵的分類

1.5.1按工作原理分類

1.5.2按驅動熱泵所用的能源種類分類

1.5.3按熱泵製取熱能的溫度分類

1.5.4按載熱介質分類

1.5.5按熱泵與低溫熱源、高溫熱匯的耦合方式分類

1.6熱泵的低溫熱源

1.6.1環境空氣

1.6.2地下水

1.6.3地表水

1.6.4海水

1.6.5土壤

1.6.6工業廢熱

1.6.7太陽能

1.6.8地熱能

1.7熱泵的驅動能源

1.7.1固體燃料

1.7.2液體燃料

1.7.3氣體燃料

第2章　蒸氣壓縮式熱泵

2.1蒸氣壓縮式熱泵基礎

2.1.1熱泵工質的狀態變化規律

2.1.2蒸氣壓縮式熱泵的工作原理

2.1.3熱泵工質的溫(T)一熵(s)圖和壓(p)一焓(h)圖

2.1.4蒸氣壓縮式熱泵的循環

2.1.5蒸氣壓縮式熱泵循環的計算

2.1.6蒸氣壓縮式熱泵循環的分析

2.1.7蒸氣壓縮式熱泵循環的改進

2.2蒸氣壓縮式熱泵的工質

2.2.1概述

2.2.2熱泵工質的要求

2.2.3工質的熱物性

2.2.4工質的環境特性和安全特性

2.2.5典型工質的套用特性

2.2.6熱泵工質的設計

2.2.7工質的充注量

2.2.8載熱介質

2.3蒸氣壓縮式熱泵的基本部件

2.3.1熱泵壓縮機

2.3.2冷凝器

2.3.3蒸發器

2.3.4節流部件

2.4蒸氣壓縮式熱泵的輔助部件和材料

2.4.1乾燥器與過濾器

2.4.2氣液分離器

2.4.3油分離器

2.4.4儲液器

2.4.5電磁閥

2.4.6高低壓控制器

2.4.7風機

2.4.8泵

2.4.9管路材料

2.4.10保溫材料

2.5蒸氣壓縮式熱泵的設計

2.5.1蒸氣壓縮式熱泵設計的主要內容

2.5.2內燃機驅動的熱泵系統

2.5.3多級熱泵

2.5.4多熱源熱泵

2.5.5蓄熱型熱泵

2.5.6蒸氣壓縮式熱泵的設計示例

2.6蒸氣壓縮式熱泵的安裝調試與維護

2.6.1工具與材料

2.6.2基本安裝操作

2.6.3機組調試

2.6.4機組檢修

2.6.5機組故障分析及排除

第3章　吸收式熱泵

3.1吸收式熱泵基礎

3.1.1吸收式熱泵的基本構成

3.1.2吸收式熱泵的工作過程

3.1.3吸收式熱泵的熱平衡

3.1.4吸收式熱泵的熱力係數

3.1.5吸收式熱泵的分類

3.1.6吸收式熱泵的基本特點

3.2吸收式熱泵的工質對

3.2.1對循環工質的要求

3.2.2對吸收劑的要求

3.2.3工質對溶液的成分表示及性質變化

3.2.4水一溴化鋰工質對的性質

3.2.5溴化鋰吸收式熱泵的特點

3.3吸收式熱泵的循環及其計算分析

3.3.1吸收式熱泵的循環簡介

3.3.2單效溴化鋰吸收式熱泵的循環及其計算分析

3.3.3雙效溴化鋰吸收式熱泵的循環及其分析

3.3.4第二類吸收式熱泵的循環及其計算分析

3.4吸收式熱泵的結構和流程

3.4.1單效吸收式熱泵的結構

3.4.2雙效吸收式熱泵的結構和流程

3.5吸收式熱泵的部件

3.5.1發生器

3.5.2吸收器

3.5.3冷凝器

3.5.4蒸發器

3.5.5溶液熱交換器

3.5.6工質節流部件

3.5.7凝水換熱器

3.5.8抽氣裝置

3.5.9禁止泵

3.5.10燃燒裝置

3.5.11安全裝置

3.6吸收式熱泵的設計

3.6.1設計步驟

3.6.2循環圖的繪製

3.6.3吸收式熱泵的設計簡例

3.7吸收式熱泵的安裝調試與維護

3.7.1吸收式熱泵的安裝簡介

3.7.2吸收式熱泵的調試簡介

3.7.3吸收式熱泵的維護

第4章　化學熱泵

4.1吸附式熱泵基礎

4.1.1簡介

4.1.2基本的間歇型吸附式熱泵

4.1.3基本的連續型吸附式熱泵

4.1.4吸附式熱泵的性能指標

4.1.5吸附式熱泵的特點

4.2吸附式熱泵的吸附劑－工質對

4.2.1吸附劑

4.2.2循環工質

4.2.3典型吸附劑－工質對

4.3吸附式熱泵的設計分析

4.3.1設計的基本考慮內容

4.3.2各部件的分析

第5章　熱泵的套用

5.1熱泵在食品生化及製藥工業中的套用

5.1.1熱泵乾燥裝置

5.1.2熱泵蒸發濃縮和蒸餾裝置

5.1.3工藝熱水的熱泵製取裝置

5.2熱泵在城市公用事業中的套用

5.2.1熱泵供暖系統

5.2.2熱泵海水淡化系統

5.2.3熱泵式低壓蒸汽或高溫熱水生產系統

5.3熱泵在其他領域的套用分析

5.3.1在工業餘熱回收中的套用分析

5.3.2在種植養殖及農副產品加工儲藏中的套用分析