热泵习题课及答案lml.docVIP

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 εh=T2/（T2-T1）=（273+40）/（40-10）=10.4 W=Q/εh=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)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 =440-428=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 =211.4/15.5=13.6 二、简答题 1　压缩式由哪设备组成 答：由压缩机、冷凝器、蒸发器 膨胀阀设备组成 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：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。