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超低温热泵是如何在低温环境下工作的?

返回列表 来源:小编 发布日期: 2021.09.01 浏览量:111

  普通热泵在低温工况下运行主要有哪些问题。

  第一是制热工作能力。压缩机的进气流量和蒸发工作温度是成正比例的,外部环境温度越低进气流量越低,制热工作能力越差。另一方面,当蒸发工作温度降低的之时,电机的温度是不变的,还是那么多,而系统质量流量却在降低。

  如果说蒸发工作温度在-5℃时,质量流量是50KG/S,当蒸发工作温度降至-30℃时,质量流量有可能只有20KG/S了。这个之时电机的发热量是基本上没有什么变化的,但用于冷却电机的冷媒的流量却减小了,相匹配的每一公斤冷媒的加热量会增多,因而排气工作温度也会升高。进气受热后密度会降低,等于实际上冷媒的流量降低的更多,这也是为何工作温度越低制热工作能力会愈来愈差的原因。

  其次是可靠性。刚说了蒸发温度越低的时候压缩机的吸气流量是减少的,这时候排气温度会升高,压缩比变大,这时候压缩机内的润滑油容易膨化,然后黏性下降,这样也就导致涡旋盘的磨损会变得严重,从而影响主机的稳定、可靠运行。

  还有就是运行温度。任何产品在设计时都有一个安全区间,就是说在这个区间内运行是安全的,而一旦超出了这个区间范围,则可能出现意外。常规热泵的压缩机在设计时也有一个安全的运行范围,如果在蒸发温度较低的环境中运行,可能一降温马上就不能工作了。这就不仅仅是可靠性的问题了,而是能不能用的问题。

  超低温热泵如何解决这些问题?

  超低温热泵之所以能在更低环温下正常运行,就是相应地解决了常规热泵遇到的几个问题——由于蒸发温度低、吸气流量少、压缩比大、排气温度高导致的制热量不足、COP低及运行不稳定。

  首先是内部结构设计上。蒸发温度越低,压缩比越大,而如果要在更低蒸发温度下工作,压缩比就要做的更大。所以,低温热泵压缩机的涡旋盘型线会设计的更大一些。可能普通热泵压缩比只做到2.3左右,但低温热泵会做的更高一些。这样就意味着在蒸发温度更低的情况下,低温热泵能够得到更高的工作效率,也能够有更低蒸发温度的工作范围,适应温差较大的工作环境。

  另一方面便是选用喷气增焓技术。喷气增焓就相等于在蒸发环境温度非常低的时候,利用外界冷媒导入进去,与此同时冷凝器的支路分为两路——一路用于过冷主回路的制冷剂,提高过冷度,增加与环境温度的换热温差,提高制热量;此外一路用于冷却主回路的冷媒,减低涡旋盘的压缩比。如此就可以利用喷射进去的新压力减低压缩腔的实际进气压力,压缩比也减低了,所以功率、排气环境温度及功率都会有明显下降。与此同时,制热量也会提高,因为制热量的提高就来自主回路过冷度的提高。

  如此一来,因为有更低蒸发环境温度工作范围,而且在低蒸发环境温度时还维持着较高的制热量,所以超低温热泵在环境温度较低的寒冷地区也可以稳定、可靠运行,COP也比较高。

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