空氣能熱泵回收的基本原理
空氣能熱泵回收原理解析、暖意如約任何物質都是由分子組成的。以水這種物質為例,它由大量的水分子組成,水分子和水分子之間是有間隙的,它們通過相互之間的電子鍵連在一起,人們形象地稱它是分子 和分子“手拉手”組成的物質。當水分子之間手拉得緊時,水就是固體,比如冰;當水 分子之間手拉得松一點時,它就是液體,也就是水:當它們之間的手放得更松時,就變成氣體了,也就是我們常見的水蒸氣。
分子和分子由于存在距離,它們之間就存在勢能,也就是能量。當這種距離改變 時,本身就要產生能量形式的改變,比如變熱變冷。如何改變呢?它們之間的距離越 大,也就是勢能越大,它們的能量就越大。當你變動它們之間的距離時,其本身需要的 “拉手”的能量變小了,那么它就要放出能量來,表現在它的溫度升高了;當某種情況下,它的體積變大了,也就是“手”松了,它的勢能加大了,這時就要能量的補充, 也就是它必須吸收其周圍的能量,如果這種能量足夠多,它就會變成氣體。
歸納以上內容:一種物質,當它在外部因素的作用下,從液體變成氣體時需要吸收 熱量;反之,當它從氣體變成液體時,需要放出熱量,這就是空氣能熱水器的運行原 理。這種外部作用的動力就是壓力,壓力的產生可以來源于電力,也可以來源于其他的 動力,比如柴油機的、汽油機的、燃氣輪機的等。
可以說一切物質都有熱泵要求的性質:固體一液體一氣體這一特性,但大部分不適合 于熱泵。我們要的是使得熱泵工作消耗更小、效率更高的物質。人們經過幾十年的努 力,終于合成了這些物質,這些物質通常稱為熱泵工質,常見的有氟里昂、氨水、二氧化碳等,用代號表示為R22、R134、R142、R744等數十種,它們在熱泵工作中的作用基本是一樣的。下面通過解釋空氣能的工作過程來進一步說明這個問題。筆者選擇R22這種在熱泵中最常用的工質來說明這個問題。R22工質的特性:標準蒸發溫度(在一個大氣壓下)為-40.8℃,也就是說當這種工質處于-40.8℃的溫度以上的環境時,它將蒸發成氣體。為了不使它變成氣體,就必須給它加壓,當壓力達到一定數值時,它就恢復到液體狀態。市面上我們看到的R22的工質都是裝在壓力罐里的,以液體的形式存在。當壓力為20kgf/cm2,溫度在50℃時,R22工質處在臨界狀態;當壓力小于20kgf/cm2時,或者溫度大于50℃時,它為氣體。 反之,當壓力大于20kgf/cm2或者溫度小于50℃時,它為液體狀態。了解了它的特性, 就可以解釋這個問題了。
如圖1-1所示,它體現了空氣能熱水器獲得能量的過程,用以下8點解釋其工作過程。
①工質(R22制冷劑)進入壓縮機。
由于在常溫下,工質為氣體狀態。
②壓縮機對工質進行快速壓縮,壓 力迅速達到20kgf/cm2左右。上面講到 R22的特性,當壓力上升到20kgf/cm2 時,工質溫度將同時上升到50℃以上。 這時工質處于飽和溫度線以上,工質為過 熱蒸氣。
③工質通過管道進入冷凝器。
④工質通過冷凝器時將熱量傳遞給冷 凝器中的熱水。冷凝器就是一種熱交換器,一邊走熱工質R22,一邊走冷水,兩邊是通過銅一類的導熱性好的材料隔開的。通過這些材料的良好的導熱性將工質中的熱 量迅速傳遞給水,使水的溫度升高。當這部分工質離開冷凝器時,由于溫度降低了,而 壓力不變,這部分的工質大部分已經變成液體了。
⑤工質通過管道進入節流裝置。
⑥節流裝置就是一個減壓裝置,減壓閥就是其中一種,它將工質的壓力降低到接近 常規氣壓,這時工質為液體狀態。
⑦這種常壓下的工質通過管道進入蒸發器。
⑧工質進入蒸發器。由于R22在常壓下的蒸發溫度是-40.8℃,而空氣能自身的溫
度是一5℃以上,這種情況下工質將會從液體變成氣體。這個汽化過程需要吸收熱量,因 此工質的溫度急劇下降,從30多攝氏度下降到15℃以下,甚至更低,這樣蒸發器本身的 溫度也降低了。蒸發器實際也是一個熱交換器,是使用銅鋁等良性導體制造的,當溫度降到比周圍的空氣更低時,周圍空氣就會將熱量傳遞給它,它又會將熱量傳遞給其中的工 質,這樣工質的溫度就升高了。當這部分工質通過漫長的管道到達蒸發器的出口時,它 的溫度比進入時高了5~15℃。也就是熱泵在這個過程中從空氣中吸收了熱量,并會將這 些熱量傳遞給冷凝器中的水。由于不斷地蒸發,工質到達蒸發器出口前就已經變成蒸氣了。
吸收了熱量的工質通過管道進人壓縮機,又進行新一輪的“制熱”。
以上由蒸發器不斷地吸收熱量并搬運到冷凝器,再由冷凝器傳遞給水的過程就是空氣 能熱泵的基本原理。在這個過程中工質是能量傳遞的載體,圖1-2通過工質的變化進一步 說明了空氣能熱泵的原理。
未來的能源選擇:空氣能熱泵回收基本原理解析以上文章來自沈陽空氣能回收網http://www.dd9555.cc節能新方案:空氣能熱泵回收基本原理揭秘。