蒸汽压缩式热泵系统工作原理(录像正式稿)
热泵工作原理
热泵工作原理热泵是一种利用热力学循环原理将低温热量转移到高温热量的装置。
它通过循环工质在低温和高温之间传递热量，从而实现热能的转换和利用。
下面将详细介绍热泵的工作原理。
1. 压缩机工作原理：热泵中的压缩机是关键组件之一。
它通过压缩工质，使其温度和压力升高。
当工质进入压缩机时，它处于低温低压状态。
压缩机将工质压缩，使其温度和压力升高，从而形成高温高压的气体。
2. 蒸发器工作原理：蒸发器是热泵中的另一个重要组件。
它负责从外部环境中吸收低温热量，使工质蒸发。
当高温高压的工质进入蒸发器时，由于蒸发器内部的压力较低，工质开始蒸发，吸收外部环境的热量，从而降低温度。
3. 冷凝器工作原理：冷凝器也是热泵的重要组成部份。
它通过冷却工质，使其从气体状态转变为液体状态。
当工质从蒸发器中蒸发后，成为高温高压的气体，进入冷凝器。
冷凝器通过传热，将工质的热量传递给外部环境，使其冷却，从而使工质转变为液体状态。
4. 膨胀阀工作原理：膨胀阀是热泵中的一种节流装置，它通过控制工质的流量和压力，实现工质从高温高压状态到低温低压状态的转变。
当液体工质通过膨胀阀进入蒸发器时，由于膨胀阀的节流作用，工质的压力和温度下降，从而形成低温低压的状态。
综上所述，热泵的工作原理可以简化为以下几个步骤：首先，蒸发器从外部环境吸收低温热量，使工质蒸发；其次，压缩机将蒸发后的工质压缩，使其温度和压力升高；然后，冷凝器通过传热，将高温高压的工质冷却，使其转变为液体状态；最后，膨胀阀控制工质的流量和压力，使其从高温高压状态到低温低压状态的转变，从而完成一个完整的热泵循环。
热泵的工作原理可以应用于多个领域，如家庭供暖、空调系统和热水供应等。
它具有高效节能、环保、可靠性高等优点，被广泛应用于各个领域。
请注意，以上内容仅为示例，实际情况可能因不同的热泵类型和应用领域而有所不同。
在实际应用中，建议根据具体的热泵设备和需求，进一步了解和研究热泵的工作原理。
热泵的工作原理
热泵的工作原理热泵是一种能够将低温热能转化为高温热能的设备，它采用了热力学循环原理，通过循环工质的蒸发和冷凝过程，从低温热源中吸收热量，然后通过压缩工质将热量释放到高温热源中。
热泵系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等组成。
下面将详细介绍热泵的工作原理。
1. 蒸发器（蒸发过程）：热泵系统中的蒸发器是一个热交换器，它将低温热源中的热量吸收到工质中。
当工质进入蒸发器时，它处于低压状态，此时低温热源的热量使工质蒸发成为低温蒸汽。
蒸发过程中，工质吸收了低温热源中的热量，并将其温度提高。
2. 压缩机（压缩过程）：蒸发器中的低温蒸汽进入压缩机，压缩机通过增加工质的压力，使其温度升高。
在压缩过程中，工质的温度和压力都会增加，从而使其能够释放更多的热量。
3. 冷凝器（冷凝过程）：压缩机排出的高温高压蒸汽进入冷凝器，冷凝器是一个热交换器，它将高温蒸汽中的热量传递给高温热源。
在冷凝过程中，工质的温度逐渐降低，从而使其从蒸气状态转变为液体状态。
4. 节流阀（膨胀过程）：冷凝器中的液体工质通过节流阀进入蒸发器，节流阀的作用是降低工质的压力，使其能够再次蒸发。
在膨胀过程中，工质的温度和压力都会下降，从而使其能够吸收更多的热量。
通过以上四个过程的循环，热泵系统能够将低温热源中的热量转移到高温热源中，实现热能的升级。
热泵的工作原理基于热力学循环原理，它利用了工质在不同压力下的相变特性和热量传递特性。
通过循环工质的蒸发和冷凝过程，热泵能够将低温热源中的热量吸收，并通过压缩工质将热量释放到高温热源中。
这种工作原理使得热泵系统能够实现高效的能量转换，从而节约能源和降低能源消耗。
需要注意的是，热泵系统的效率受到环境温度的影响。
在低温环境下，热泵系统需要消耗更多的能量来提供热量，因此效率会相对较低。
而在高温环境下，热泵系统的效率会更高。
因此，在选择和设计热泵系统时，需要考虑到实际应用环境的温度条件，以达到最佳的能源利用效果。
总结起来，热泵的工作原理是通过循环工质的蒸发和冷凝过程，将低温热源中的热量转移到高温热源中。
热泵压缩机工作原理
热泵(Heat Pump)是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。
来实现制冷和供暖。
通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、河水、海水，城市污水，地表水，地下水，中水，消防水池，或者是从工业生产设备中排出的工质，这些工质常与周围介质具有相接近的温度。
通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、河水、海水，城市污水，地表水，地下水，中水，消防水池，或者是从工业生产设备中排出的工质，这些工质常与周围介质具有相接近的温度。
热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的，在小型空调器中，为了充分发挥其效能，夏季空调降温或冬季取暖，都是使用同一套设备来完成。
冬季取暖时，将空调器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作。
在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机排出的高压蒸汽，经换向阀（又称四通阀）进入冷凝器；在冬季取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器（作冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过节流装置进入冷凝器（作蒸发器用），吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。
这样，将外界空气（或循环水）中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。
上海冰箱厂生产的CKT一3A型窗式空调器，就是一种热泵式空调器。
在热泵循环中，从低温热源（室外空气或循环水，其温度均高于蒸发温度t0）中取得Q0kcal/h的热量，消耗了机械功ALkcal/h，而向高温热源（室内取暖系统）供应了Q1kcal/h 的热量，这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的，即Q1=Q0+ALkcal/h如果不用热泵装置，而用机械功所转变成的热量（或用电能直接加热高温热源，则所得的热量为ALkcal/h，而用热泵装置后，高温热源（取暖系统）多获得了热量：Q1-AL=Q0，kcal/h此一热量是从低温热源取得的，如果不用热泵装置，就无法取得这一热量。
热泵的工作原理
热泵的工作原理
热泵是一种能够将低温热源中的热量转移到高温热源的设备，它在供暖、制冷和热水供应等领域有着广泛的应用。
热泵的工作原理主要包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程，下面我们来详细介绍一下热泵的工作原理。
首先是蒸发过程。
热泵中的制冷剂在低温下吸收外界的热量，使得制冷剂蒸发成为低温低压的蒸汽。
这个过程类似于水在沸腾时变成水蒸气的过程，只不过热泵中使用的是特定的制冷剂。
接着是压缩过程。
制冷剂的蒸汽被压缩机压缩成高温高压的气体。
在这个过程中，制冷剂吸收了外界的热量，使得其温度和压力都升高。
然后是冷凝过程。
高温高压的制冷剂通过冷凝器散发热量，使得其变成高压液体。
这个过程类似于水蒸气在冷凝时变成液态水的过程，只不过热泵中的制冷剂是特定的物质。
最后是膨胀过程。
高压液体的制冷剂通过膨胀阀膨胀成低温低压的液体。
在这个过程中，制冷剂吸收了部分外界的热量，使得其
温度和压力都降低。
通过这四个过程的循环，热泵能够将低温热源中的热量转移到
高温热源，实现供暖、制冷和热水供应的功能。
这种工作原理类似
于空调，但是热泵不仅可以制冷，还可以供暖和热水供应，具有更
加广泛的应用。
总的来说，热泵的工作原理是通过制冷剂在蒸发、压缩、冷凝
和膨胀四个过程中循环流动，实现低温热源向高温热源的热量转移。
这种工作原理使得热泵成为一种高效节能的供热、制冷和热水供应
设备，对于节能减排和环保都具有重要意义。
随着科技的不断进步，热泵技术也在不断创新和完善，相信在未来会有更加广泛的应用前景。
第二章蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理课堂课件
3-4——绝热节流过程 4-1——蒸发过程
饱和循环是对湿蒸气区中逆卡诺循环进行如下改造后的可实现的循环： （1）取消膨胀机，改用节流阀。 （2）状态点1改为饱和蒸气状态。 （3）使Te<T1，Tc>T2。
医药&医学
26
饱和循环在lgp-h图上的表示
医药&医学
27
（1）蒸发器（4-1）
－60
16.317 0.67873
1.05020
127.283
360.230
232.948
0.70139
1.79427
－59
17.386 0.67999
0.98961
128.380
360.862
232.482
0.70652
1.79212
－58
18.513 0.68126
0.93311
129.481
361.494
总输入功率（含风机、泵的电机功率）。
COP值为3.2以上的为A级，D级居中，介于2.8和2.6之间，E级以下为低能效空调。
医药&医学
5
图1 氟利昂制冷系统流程图
医药&医学
6
图2 氨制冷系统流程图
医药&医学
7
空调用蒸气压缩式制冷机组
一、冷（热）水机组
生产冷冻水， 提供给室内 末端
17 16 15
设M（kg）工质在系统内循环一周，则 Q1=T1（sb－sa）M （低温热源处吸取热量） Q2=T2（sb－sa）M（高温热源处排出热量）
循环消耗的净功
W=Q2－Q１＝（T2－T1）（sb－sa）M
医药&医学
热泵的工作原理
热泵的工作原理热泵是一种能够通过转移热能来提供供暖、制冷和热水的设备。
它利用热力学原理和循环工作原理，将低温热能从一个热源中吸收，经过压缩升温后释放到高温热源中，从而实现热能的转移。
热泵的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 蒸发器：热泵中的蒸发器是热能吸收的地方。
在蒸发器中，制冷剂（通常是一种特殊的制冷剂气体）从液态转变为气态，吸收外部环境中的热能。
这个过程中，制冷剂的温度会比周围环境低，因此可以吸收热量。
2. 压缩机：蒸发器中的气态制冷剂被压缩机吸入，压缩机会增加制冷剂的压力和温度。
通过压缩，制冷剂的份子会更加密集，温度也会升高。
3. 冷凝器：压缩机将高温高压的制冷剂送入冷凝器。
在冷凝器中，制冷剂会放出热量，升温并变成液态。
这个过程中，热泵可以利用这部份热能来供暖或者制热水。
4. 膨胀阀：在冷凝器后，制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器。
膨胀阀的作用是降低制冷剂的压力，使其重新变成气态，从而完成一个循环。
通过以上的循环过程，热泵能够将低温热能转移到高温热源中。
这种工作原理使得热泵能够在冬季提供供暖，将外界的低温热能转移到室内；在夏季提供制冷，将室内的热能排出到外界；还可以提供热水，将环境中的热能转移到热水中。
热泵的工作原理基于热力学的基本原理，它是一种高效节能的供暖和制冷方式。
与传统的电热器、空调等设备相比，热泵能够以较低的能量消耗来提供相同的热能。
因此，热泵在节能减排和环保方面具有重要的意义。
需要注意的是，热泵的工作效率会受到外界温度的影响。
在极端低温或者极端高温的环境下，热泵的效果可能会受到一定的限制。
因此，在选择和使用热泵时，需要根据具体的环境条件和需求进行合理的选择和设计。
总结起来，热泵是一种通过转移热能来提供供暖、制冷和热水的设备。
它的工作原理基于热力学原理和循环工作原理，通过蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等组件，将低温热能转移到高温热源中。
热泵具有高效节能、环保等优点，是一种可持续发展的供暖和制冷方式。
第二章 蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理 ppt课件
饱和循环在lgp-h图上的表示
PPT课件
28
（1）蒸发器（4-1）
制冷量
Qe Mr (h1 h4 )
单位质量制冷剂的制冷量
（2）蒸发器（2-3）
qe
Qe Mr
h1 h4
制热量
Qc Mr (h2 h3 )
单位质量冷凝热量或热泵制热量
（3）压缩机（1-2）
qc
Qc Mr
T2 T2 T1
PPT课件
25
在湿蒸气区中的逆卡诺循环
实际上这个循环无法实现，其原因是： （1）无温差传热实际上是行不通的。 （2）压缩过程在湿蒸气区进行危害性 大。 （3）膨胀机的尺寸很小，制造不易。 （4）状态点1很难检测和控制。（干 度）
PPT课件
26
饱和循环
蒸气压缩式制冷饱和循环在T-s 图上的表示
设M（kg）工质在系统内循环一周，则 Q1=T1（sb－sa）M （低温热源处吸取热量） Q2=T2（sb－sa）M（高温热源处排出热量）
循环消耗的净功
W=Q2－Q１＝（T2－T1）（sb－sa）M
PPT课件
24
制冷性能系数：
COPc
Q1 W
T1 T2 T1
制热性能系数：
COPh,c
Q2 W
符号中第一个C代表氯，第二个C代表碳。
PPT课件
18
2、饱和碳氢化合物 甲烷（CH4）—R50，乙烷（C2H6）—R170 丁烷及以后的烷类按序号600依次编号，如丁烷为R600、 R600a。 3、环状有机化合物 分子结构呈环状的有机化合物，如C4F8，编号为RC318。 4、共沸混合制冷剂 由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的 液相和气相的组分相同，且保持恒定的沸点，这样的混合物称为共沸混合制冷 剂。 例如R125/134a（50/50），编号为R507A 编号法则：已商品化的共沸混合制冷剂给予编号，序号从500开始。
热泵的循环工作原理
热泵的循环工作原理热泵是一种利用热能传递原理，将低温热源中的热能转移到高温热源中的设备。
它能够实现冷热能的互换，既可以提供供暖，又可以提供制冷。
热泵的循环工作原理主要包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
1. 蒸发过程：热泵中的制冷剂进入蒸发器，通过与低温热源接触，吸收低温热源中的热能，使制冷剂从液态变为气态。
在这个过程中，制冷剂从低温态转化为低温高压气体，同时低温热源的温度下降。
2. 压缩过程：气体制冷剂进入压缩机，通过机械压缩，使制冷剂的温度和压力升高。
在这个过程中，制冷剂从低温高压气体转化为高温高压气体，同时增加了其内能。
3. 冷凝过程：高温高压气体制冷剂进入冷凝器，与高温热源接触，释放热能，使制冷剂从气态变为液态。
在这个过程中，制冷剂从高温高压气体转化为高温液体，同时高温热源的温度升高。
4. 膨胀过程：高温液体制冷剂进入膨胀阀，通过膨胀阀的节流作用，使制冷剂的压力和温度降低。
在这个过程中，制冷剂从高温液体转化为低温低压液体，同时制冷剂的焓值降低。
通过以上四个过程的循环，热泵能够将低温热源中的热能转移到高温热源中，实现能量的传递和转换。
这样，热泵就能够提供供暖或者制冷的效果。
热泵的循环工作原理中，制冷剂起到了至关重要的作用。
制冷剂的选择应考虑其物理性质、环境影响以及能效等因素。
常用的制冷剂包括氨、氯氟烃、碳氢化合物等。
近年来，由于氟利昂类制冷剂对臭氧层的破坏和全球变暖的贡献，逐渐被环保制冷剂替代。
除了循环工作原理，热泵的性能参数也是评价其性能的重要指标。
常见的性能参数包括制冷量、制热量、能效比等。
制冷量和制热量是指热泵在单位时间内提供的制冷或者制热能力，通常以千瓦（kW）为单位。
能效比是指热泵单位制冷或者制热能力所消耗的电能，通常以COP（Coefficient of Performance）或者EER （Energy Efficiency Ratio）表示。
总结起来，热泵的循环工作原理包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
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主要内容与教学要求：
★一、蒸汽压缩式热泵的基本概念（基础）
★二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算（重点） ★三、蒸汽压缩式热泵系统的变工况特性分析（难点） ★四、蒸汽压缩式热泵新技术成果简介（创新思维启发）
一、蒸汽压缩式热泵的基本概念
热 泵
水 泵
热泵定义一：指通过消耗少量高品位能量（如机械能、电能等），
制冷系数：
qe h1 h4 e w h2 h1
制热系数：
qc w qe c w w
1 e ＞1
三、热泵系统的变工况特性分析
7、蒸发温度（室外低温热源侧）对热泵性能的影响 制冷系数:
Te
Te
qe e w
制热系数:
h1 h4 h2 h1
T e
制热（制冷）循环切换方法：
冷凝器（蒸发器）
压缩机
室内机
节流阀
室 外 机 蒸发器（冷凝器）
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
4.热力学压-焓图的应用
气相区 液相区 两相区
※ 结构：
● ● ● ●
一点 三区 五态 八线
※ 功能:
●
确定状态参数
●
表示热力过程
进行热力计算 分析变工况特性
●
●
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
5.蒸汽压缩式热泵理论循环在P-h图上的表示
３ ２
４
１
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
6.蒸汽压缩式热泵理论循环的热力性能计算
单位制冷剂的制冷量：
qe h1 h4
单位制冷剂的制热量：
qc h2 h3
单位制冷剂的压缩功：
qe h2 h1
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
1.热泵系统组成
冷凝器
室内机 压缩机
节流阀
室 外 机
蒸发器
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
热力学第一定理解释: 热能可以从一个物体传递给 另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换， 在传递和转换过程中，能量的总值不变。 热力学第二定律解释：热量不可能自发的从低温物体 转移到高温物体而不引起其它任何变化。
qc c 1 e w
蒸发温度 Te
三、热泵系统的变工况特性分析
8、冷凝温度（室内高温热源侧）对热泵性能的影响 制冷系数:
Tk
Tk
qe e w
制热系数:
h1 h4 h2 h1
qc 1 c e w
冷凝温度Tk
四、蒸汽压缩式热泵新技创性地提出了以“三介质复合换热器” 为核心技术部件的复 合热源热泵新技术，并在太阳能-空气复合热源热泵、太阳能-地能复 合热源热泵、空气-地能复合热源热泵技术开发方面开展了系列研究 ，取得了一系列的技术专利。 系统特点：突破了传统换热器技术，可实现非同态双热源同步复 合利用和多种热源工作模式，较好地解决了单一热源热泵存在的突出 问题，显著提高了全年运行效率。
蒸发器
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
3.冷、热两用型热泵系统工作原理
冷凝器（蒸发器）
室内机
室 外 机
蒸发器（冷凝器）
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
通过四通换向阀实现制冷与制热循环切换
接压缩机排气口
接室内换热器
接室外换热器
接压缩机吸气口
四通换向阀（有四个通道）
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
从环境或废热中 吸取的热量300%（低温热源）
（高温热源） （补偿能源）
输入的电能100% 热泵 用户获得的 热能400%
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
2.热泵系统工作原理（以家用热泵空调为例）
冷凝器
室内机 压缩机
节流阀
室内温度25℃（冷凝温度40℃ ）
环境温度10℃（蒸发温度 0 ℃ ） 室 外 机
两种功能；
3.蒸发温度Te和冷凝温度Tk的变化均对热泵系统性能 产生重要影响，且Te↑、Tk↓均可
↑、 ↑。
e c
◆ 作 业：
蒸汽压缩式热泵系统变工况特性实验：分别作蒸发温度、 冷凝温度变工况条件下系统制热性能实验。
◆ 要 求：
通过实验数据对比分析，进一步理解和掌握蒸汽压缩式 热泵系统的变工况特性的基本规律。
使热量从低温热源转移到高温热源实现供热的装置。
一、蒸汽压缩式热泵的基本概念
热泵定义二：以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统。
热泵与制冷机的区别： 1.目的不同：前者目的制热，后者目的制冷。 2.工作温度区不同：前者将环境温度作为低温热源， 后者将环境温度作为高温热源。
二、蒸汽压缩式热泵系统工作原理与热力计算
2、热泵型纯电动汽车空调新技术
开发出了国内第一台超低温热泵型纯电动汽车空调新技术产品， 该技术产品将于2012.09郑州新能源汽车展中首次展出。
◆ 小 结：
1.蒸汽压缩式热泵是指以冷凝器放出的热量来供热的 制冷系统； 2.蒸汽压缩式热泵系统由四个基本部件组成，其工作 循环与制冷循环反向，通过四通阀可实现制冷与制热