热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置,它仅消耗少量的逆循环净功,就可以得到较大的供热量,可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。
空气源热泵在运行中,蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质,工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升,高温蒸气通过黏结在贮水箱外表面的特制环形管时,冷凝器冷凝成液体,将热量传递给空气源热泵贮水箱中的水。
应用
利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热量)转换为可以利用的高位热能,从而达到节约部分高位能(如煤、燃气、油、电能等)的目的。
扩展资料:
特点
1、空气源热泵系统冷热源合一,不需要设专门的冷冻机房、锅炉房,机组可任意放置屋顶或地面,不占用建筑的有效使用面积,施工安装十分简便。
2、空气源热泵系统无冷却水系统,无冷却水消耗,也无冷却水系统动力消耗。另外,冷却水污染形成的军团菌感染的病例已有不少报导,从安全卫生的角度,考虑空气源热泵也具有明显的优势。
3、空气源热泵系统由于无需锅炉、无需相应的锅炉燃料供应系统、除尘系统和烟气排放系统,系统安全可靠、对环境无污染。
4、空气源热泵冷(热)水机组采用模块化设计,不必设置备用机组,运行过程中电脑自动控制,调节机组的运行状态,使输出功率与工作环境相适应。
5、空气源热泵的性能会随室外气候变化而变化。
6、在我国北方室外空气温度低的地方,由于热泵冬季供热量不足,需设辅助加热器。
参考资料来源:百度百科-热泵
参考资料来源:百度百科-空气源热泵
卡诺原理(Carnot cycle )是由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程所组成的理想循环简介
卡诺循环包括四个步骤:等温膨胀,在这个过程中系统从环境中吸收热量;绝热膨胀,在这 个过程中系统对环境作功;等温压缩,在这个过程中系统向环境中放出热量; 绝热压缩,系统恢复原来状态,在这个过程中系统对环境作负功。卡诺循环可以想象为是工作与两个恒温热源之间的准静态过程,其高温热源的温度为T1,低温热源的温度为T2。这一概念是1824年N.L.S,卡诺在对热机的最大可能效 率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量,没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程,工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程,同样,向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量,脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机
卡诺循环的效率
通过热力学相关定理我们可以得出,卡诺循环的效率ηc=1-T2/T1,由此可以看出,
卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关,如果高温热源的温度T1愈高,低温热源的温度T2愈低,则卡诺循环的效率愈高。因为不能获得T1→∞的高温热源或T3=0K(-273℃)的低温热源,所以,卡诺循环的效率
必定小于1。
任何工作物质作卡诺循环,其效率都一致
可以证明,以任何工作物质作卡诺循环,其效率都一致;还可以证明,所有实际循环的效率都低于同样条件下卡诺循环的效率,也就是说,如果高温热源和低温热源的温度确定之后卡诺循环的效率是在它们之间工作的一切热机的最高效率界限。因此,提高热机的效率,应努力提高高温热源的温度和降低低温热源的温度,低温热源通常是周围环境,降低环境的温度难度大、成本高,是不足取的办法。现代热电厂尽量提高水蒸气的温度,使用过热蒸汽推动汽轮机,正是基于这个道理。
提高热机效率的方向
卡诺定理阐明了热机效率的限制,指出了提高热机效率的方向(提高T1,降低T3,减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗,使循环尽量接近卡诺循环)。成为热机研究的理论依据、热机效率的限制。实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究,导致热力学第二定律的建立。在卡诺定理基础上建立的
卡诺循环
与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标,使温度测量建立在客观的基础之上。此外,应用卡诺循环和卡诺定理,还可以研究表面张力,饱和蒸汽压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调,卡诺这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究,已经贯穿在整个热力学的研究之中。
创建背景
19世纪初,蒸汽机在工业、交通运输中的作用越来越重要,但关于控制蒸汽机把热转变为机械运动的各种因素的理论却未形成。法国军事工程师萨迪•卡诺(S. Carnot,1796—1832)于1824年出版了《关于火的动力的思考》一书,总结了他早期的研究成果。卡诺以找出热机不完善性的原因作为研究的出发点,阐明从热机中获得动力的条件就能够改进热机的效率。卡诺分析了蒸汽机的基本结构和工作过程
,撇开一切次要因素,由理想循环入手,以普遍理论的形式,作出关于消耗热而得到机械功的结论。他指出,热机必须在高温热源和低温热源之间工作,“凡是有温度差的地方就能够产生动力;反之,凡能够消耗这个力的地方就能够形成温度差,就可能破坏热质的平衡。”他构造了在加热器与冷凝器之间的一个理想循环:汽缸与加热器相连,汽缸内的工作物质水和饱和蒸汽就与加热器的温度相同,汽缸内的蒸汽如此缓慢地膨胀着,以致在整个过程中,蒸汽和水都处于热平衡。然后使汽缸与加热器隔绝,蒸汽绝热膨胀到温度降至与冷凝器的温度相同为止。然后活塞缓慢压缩蒸汽,经过一段时间后汽缸与冷凝器脱离,作绝热压缩直到回复原来的状态。这是由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环,即后来所称的“卡诺循环”。
卡诺根据热质守恒思想和永动机不可能制成的原理,进一步证明了在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切实际热机,其效率都不会大于在同样的热源之间工作的可逆卡诺热机的效率。卡诺由此推断:理想的可逆卡诺热机的效率有一个极大值,这个极大值仅由加热器和冷凝器的温度决定,一切实际热机的效率都低于这个极值。
卡诺意义
卡诺的研究具有多方面的意义。他的工作为提高热机效率指明了方向;他的结论已经包含了热力学第二定律的基本思想,只是热质观念的阻碍,他未能完全探究到问题的最终答案。由于卡诺英年早逝,他的工作很快被人遗忘。后来,由于法国工程师克拉珀珑在1834 年的重新研究和发展,卡诺的理论才为人们所注意。克拉珀珑将卡诺循环在一种“压(力)-容(积)图”上表示出来,并证明卡诺热机在一次循环中所做的功,其数值恰好等于循环曲线所围的面积。克拉珀珑的工作为卡诺理论的进一步发展创造了条件。
逆卡诺循环是制冷原理:
1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。 卡诺循环是由两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程。是卡诺父子在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量,没有散热、漏气、摩擦等损耗。是个准静态过程,工作物质从高温热源吸热,应是无温差的等温膨胀过程。同样,向低温热源放热也是等温压缩过程。只与两热源交换热量,脱离热源后只能是绝热过程。用作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。
卡诺定理:①在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机的效率都相等,与工作物质无关, T1、T2分别是高温和低温热源的绝对温度。②在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆热机分别经历可逆和不可逆的循环过程。
卡诺定理阐明了热机效率的限制,指出了提高热机效率的方向(提高T1,降低T2,减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗,使循环尽量接近卡诺循环)。成为热机研究的理论依据。
热机效率的限制、实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究,导致热力学第二定律的建立。在卡诺定理基础上建立的与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标,使温度测量建立在客观的基础之上。此外,应用卡诺循环和卡诺定理,还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调,卡诺这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究,已经贯穿在整个热力学的研究之中。