能源利用新技术太阳能制冷热泵课件.ppt

能源利用新技术太阳能制冷热泵第1页，此课件共40页哦 制冷技术制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。如如人人体体舒舒适适性性要要求求、食食物物的的加加工工保保鲜鲜，材材料料的的特特性性-超超导导现现象象，物态（气体分离、液化）等需要利用制冷技术。物态（气体分离、液化）等需要利用制冷技术。制冷制冷第2页，此课件共40页哦几个概念（1）制冷：用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，）制冷：用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，使其温度降低到环境温度以下并保持这个温度。使其温度降低到环境温度以下并保持这个温度。实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中 制冷制冷冷却冷却普冷：普冷：120K以上以上 深冷：深冷：20 120K低温：低温：0.3 20K超低温：超低温：0.3K以下以下空调用制冷技术属于普通制冷空调用制冷技术属于普通制冷第3页，此课件共40页哦几个概念(2)制冷剂：在制冷机中使用的工质称为制冷剂。制冷剂：在制冷机中使用的工质称为制冷剂。(3)制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。(4)制冷装置：将生产冷量的制冷机械和消耗冷量的设备结合制冷装置：将生产冷量的制冷机械和消耗冷量的设备结合在一起的装置。在一起的装置。第4页，此课件共40页哦(1)(1)商业及人民生活商业及人民生活 如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、冷藏运输如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、冷藏运输等。等。(2)(2)工业生产及农牧业工业生产及农牧业 如制药、啤酒、精密仪器车间等；如制药、啤酒、精密仪器车间等；农作物的种子进行低温处理，人工气候育秧室、蔬菜水果的保鲜等。农作物的种子进行低温处理，人工气候育秧室、蔬菜水果的保鲜等。(3)(3)建筑工程建筑工程 如挖掘隧道、建筑河堤时采用的如挖掘隧道、建筑河堤时采用的“冻土法冻土法”。(4)(4)科学实验研究科学实验研究 如各种环境模拟装置中创造的人工环境。如各种环境模拟装置中创造的人工环境。(5)(5)医疗卫生医疗卫生 如药品、疫苗及人体器官的冷藏保存，手术中采用低温麻醉等。如药品、疫苗及人体器官的冷藏保存，手术中采用低温麻醉等。(6)(6)尖端科学领域等尖端科学领域等 微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。(7)(7)氧气、天然气氧气、天然气(CNG(CNG、LNG)LNG)等液态运输等液态运输 天然气：天然气：1 1立方米（液态）立方米（液态）621621立方米（标准气态）立方米（标准气态）氧气：氧气：1 1立方米（液态）立方米（液态）800 800 立方米（标准气态）立方米（标准气态）第5页，此课件共40页哦发展历史发展历史（1）制冷技术的发展历史制冷技术的发展历史1755年年乙醚蒸发制冷乙醚蒸发制冷-制冷技术的开始制冷技术的开始1834年年第一台乙醚蒸汽压缩式制冷机第一台乙醚蒸汽压缩式制冷机1875年年氨蒸汽压缩式制冷机氨蒸汽压缩式制冷机压缩式制冷机压缩式制冷机 占统治地位占统治地位1859年年氨水吸收式制冷机氨水吸收式制冷机1910年年蒸汽喷射式制冷机蒸汽喷射式制冷机19世纪世纪制冷技术基本成形制冷技术基本成形第6页，此课件共40页哦1910年年 第一台以氨为工质的冰箱问世第一台以氨为工质的冰箱问世1920年年 美国开利公司制造出第一台开启式压缩机的卧式柜美国开利公司制造出第一台开启式压缩机的卧式柜型型 空调器空调器1930年年 第一台以氟利昂为工质（第一台以氟利昂为工质（R-12)的制冷机问世的制冷机问世1951年年 第一台窗式空调器正式问世第一台窗式空调器正式问世1964年年 我国第一台我国第一台“双鹿双鹿”牌牌窗式空调器问世窗式空调器问世80年代末年代末 我国电冰箱产量占全世界第一位我国电冰箱产量占全世界第一位90年代中年代中 我国空调器产量占全世界第一位我国空调器产量占全世界第一位第7页，此课件共40页哦 制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段：制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段：（1 1）天然冷源的应用阶段）天然冷源的应用阶段 古代古代1818世纪中期。世纪中期。采用的天然冷源主要是指冬季储存的天然冰和夏季使用的深井水。采用的天然冷源主要是指冬季储存的天然冰和夏季使用的深井水。（2 2）机械制冷阶段机械制冷阶段 1818世纪中期世纪中期 今。今。17551755年是人工制冷史的起点。年是人工制冷史的起点。现现代代制制冷冷技技术术作作为为一一门门科科学学是是由由1919世世纪纪中中后后期期发发展展起起来来的的，到到2020世世纪纪具具有有更更大大的发展。的发展。第8页，此课件共40页哦（2）近代的突破性进展）近代的突破性进展微电子和计算机技术的应用微电子和计算机技术的应用新材料在制冷产品上的应用新材料在制冷产品上的应用机器设备的发展机器设备的发展制冷工质开的开发制冷工质开的开发 第9页，此课件共40页哦（4）制冷技术的研究方向制冷技术的研究方向减少能耗，如充分利用太阳能、地热能等；减少能耗，如充分利用太阳能、地热能等；合理选择和利用制冷剂；合理选择和利用制冷剂；提高制冷机的机械热力性能。提高制冷机的机械热力性能。第10页，此课件共40页哦制冷方法制冷方法 制冷的基本方法制冷的基本方法（1 1）相变制冷）相变制冷 *液体气化液体气化 *固体溶化与升华固体溶化与升华（2 2）气体膨胀制冷）气体膨胀制冷（3 3）逆向可逆循环）逆向可逆循环 *逆卡诺循环逆卡诺循环 制冷的具体方法制冷的具体方法 *蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷 *吸收式制冷吸收式制冷 *蒸汽喷射式制冷蒸汽喷射式制冷 *压缩式气体制冷循环压缩式气体制冷循环 *气体涡流制冷气体涡流制冷 *热电制冷热电制冷 *固体吸附制冷固体吸附制冷第11页，此课件共40页哦制冷工质开的开发制冷工质开的开发 19341934年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸气压缩式制冷机。气压缩式制冷机。1830183019301930，主要采取，主要采取NHNH3 3、COCO2 2、空气等作为制冷剂；、空气等作为制冷剂；1930193019901990，主要采用氟里昂作为制冷剂；，主要采用氟里昂作为制冷剂；19901990 ，积极寻找无污染的制冷剂，替代氟利昂。，积极寻找无污染的制冷剂，替代氟利昂。第12页，此课件共40页哦蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷按着热力学第二定律，把热量从低温热源传递到高温热源需要外界做按着热力学第二定律，把热量从低温热源传递到高温热源需要外界做功。功。制冷剂制冷剂 氟利昂氟利昂 CFC 含氯氟化碳含氯氟化碳 HCFC 含氢氯氟化碳含氢氯氟化碳 第13页，此课件共40页哦制冷剂制冷剂制冷剂：乙醚（：乙醚（1834）水水 二氧化碳（二氧化碳（1866）氨（氨（1870）二氧化硫（二氧化硫（1876）氯甲烷（氯甲烷（1878）氟利昂（氟利昂（Freon）（）（1930）氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴的衍生物的总称氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴的衍生物的总称 R12(1931)、R11（1932）、）、R114（1933）、）、R113（1934）R13（1945）R14（1955）丙烷（丙烷（C3H3）、乙烷（）、乙烷（C2H6）、乙烯（）、乙烯（C2H4）丙稀（丙稀（C3H6）、丁烷（）、丁烷（C4H10）、戊烷（）、戊烷（C5H12）第14页，此课件共40页哦对制冷剂的要求1、临界温度较高临界温度较高2、适宜的饱和蒸气压力、适宜的饱和蒸气压力3、凝固温度低、凝固温度低4、粘度和比重小、粘度和比重小5、导热系数高、导热系数高6、绝热压缩系数小、绝热压缩系数小7、液体比重小、液体比重小8、循环的热力完善度尽可能大、循环的热力完善度尽可能大9、不易燃、不爆炸、无毒、无腐蚀、不易燃、不爆炸、无毒、无腐蚀10、价格便宜、易于获得、价格便宜、易于获得第15页，此课件共40页哦CFC、HCFC的替代问题 1974年，年，Molina和和Rowland发现氯氟碳化合物扩散发现氯氟碳化合物扩散到上层大气，被紫外线分解成氯原子，同温层中的臭氧就到上层大气，被紫外线分解成氯原子，同温层中的臭氧就被催化破坏使臭氧层减薄或消失。被催化破坏使臭氧层减薄或消失。同温层离地面同温层离地面1145公里，存在臭氧层能吸收公里，存在臭氧层能吸收90%的的紫外线。紫外线。第16页，此课件共40页哦后果（1）紫外线增强，皮肤癌和白内障发病增多，人的免疫）紫外线增强，皮肤癌和白内障发病增多，人的免疫系统受到危害，每衰减系统受到危害，每衰减1%，皮肤癌发病率增加，皮肤癌发病率增加46%（2）生态破坏，食品链破坏，损伤生物的细胞，阻止发）生态破坏，食品链破坏，损伤生物的细胞，阻止发育或产生变异，致使农作物和渔业减产。育或产生变异，致使农作物和渔业减产。（3）产生附加温室效益。）产生附加温室效益。CFC+甲烷的总和甲烷的总和=CO2 平均气温上升，海平面回升，南极冰川有融化的趋势。平均气温上升，海平面回升，南极冰川有融化的趋势。第17页，此课件共40页哦CFC 含氯氟化碳 寿命寿命 臭氧消耗潜能值臭氧消耗潜能值 温室效应潜能值温室效应潜能值R11 65年年 接近接近1 1R12 120年年 接近接近1 2.83.4R113 180年年 接近接近1 4.15 R114 180年年 接近接近1 4.15 R115 180年年 接近接近1 4.15R13 400年年 接近接近1 5.1R501 400年年 接近接近1 5.1HCFC含氢氯氟化物含氢氯氟化物R22 20年年 0.1 0.35HFC含氢无氯氟化碳（含氢无氯氟化碳（R134a R152a等）等）R134a 0 0.25第18页，此课件共40页哦禁用问题1987年年 蒙特利尔协定蒙特利尔协定 对二类对二类8种种CFC限制使用限制使用 CFC：R11、R12、R113、R114、R115 Halon：1211、1301、24021992年年 哥本哈根哥本哈根 CFC 1995年停止使用年停止使用 HCFC 2020年达到年达到96年的年的0.5%2030年完全禁用年完全禁用 第19页，此课件共40页哦30年代使用氟利昂，有50年的历史R11、R12：空调制冷、泡沫塑料、发泡剂：空调制冷、泡沫塑料、发泡剂R113：清洁剂：清洁剂R114、R115：高温制冷剂：高温制冷剂Halon：灭火剂灭火剂 停止使用停止使用CFC后后,尚有大量尚有大量CFC存在和继续逸散，至少存在和继续逸散，至少50年后才开始恢复，年后才开始恢复，200年后恢复到年后恢复到1970年的水平。年的水平。第20页，此课件共40页哦对策、替代（1）HFC134a可替代可替代CFC12（2）混合工质）混合工质 HFC+HCFC+HC （考虑可燃和阻燃）（考虑可燃和阻燃）410A 407C（3）天然工质）天然工质 HC 丙烷丙烷 碳氢化合物（碳氢化合物（hydrocarbon)氨氨 NH3（anmonia)二氧化碳二氧化碳 CO2发展新型制冷方法发展新型制冷方法 汽波制冷汽波制冷 吸收式制冷吸收式制冷 磁制冷磁制冷第21页，此课件共40页哦单级压缩制冷循环单级压缩制冷循环h hp p1 12 23 34 45 5PkP0冷凝器蒸发器1245节流装置压缩机冷凝压力冷凝压力冷凝压力冷凝压力P Pk k由冷凝温度决定由冷凝温度决定由冷凝温度决定由冷凝温度决定为了制取更低的温度必然要求降低蒸发温度为了制取更低的温度必然要求降低蒸发温度为了制取更低的温度必然要求降低蒸发温度为了制取更低的温度必然要求降低蒸发温度冷凝温度受冷却介质（环境）温度的限制，变化范围有限冷凝温度受冷却介质（环境）温度的限制，变化范围有限冷凝温度受冷却介质（环境）温度的限制，变化范围有限冷凝温度受冷却介质（环境）温度的限制，变化范围有限蒸发温度的降低导致蒸发压力蒸发温度的降低导致蒸发压力蒸发温度的降低导致蒸发压力蒸发温度的降低导致蒸发压力P P0 0下降下降下降下降第22页，此课件共40页哦气体绝热膨胀制冷气体绝热膨胀制冷第23页，此课件共40页哦溴化锂吸收式制冷系统溴化锂吸收式制冷系统1.组成组成设备：蒸发器、冷凝器、节流阀、设备：蒸发器、冷凝器、节流阀、吸收器、发生器、溶液泵。吸收器、发生器、溶液泵。吸收器：吸收制冷剂蒸气吸收器：吸收制冷剂蒸气 发生器：加热、释放制冷剂发生器：加热、释放制冷剂 溶液热交换器：内部能量利用，溶液热交换器：内部能量利用，提高效率提高效率 溶液泵：加压作用溶液泵：加压作用 2.循环循环：制冷剂循环制冷剂循环 溶液循环溶液循环第24页，此课件共40页哦太阳能吸收式制冷系统太阳能吸收式制冷系统第25页，此课件共40页哦6 C12 C冷冻水冷冻水冷却水进冷却水进冷却水出冷却水出热源：蒸汽或热水热源：蒸汽或热水tc45C95C70 Cto4CCondenserGenerator压力大约压力大约.80 mbar(8 kPa)压力大约压力大约.8,2 mbar(0,83 kPa)ta35CEvaporatorAbsorber50C70C27C32,5C37CRefrigerant(Water)Steam or Hot WaterDiluted Solution(LiBr)Concentrated Solution(LiBr)Tower WaterChilled Water第26页，此课件共40页哦溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机第27页，此课件共40页哦氨吸收式制冷氨吸收式制冷第28页，此课件共40页哦泵泵吸吸收收器器换热器换热器发发生生器器蒸发器蒸发器节流阀节流阀QL载冷体载冷体水水低品位蒸汽TR、QR冷凝器冷凝器QH水水氨吸收式制冷氨吸收式制冷第29页，此课件共40页哦蒸气压缩式与吸收式制冷机的比较蒸气压缩式与吸收式制冷机的比较吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机。蒸汽压缩制冷循环：蒸汽压缩制冷循环：压缩机压缩机（消耗机械功）（消耗机械功）吸收式制冷循环：吸收式制冷循环：吸收器，发生器，换热器，泵吸收器，发生器，换热器，泵（消耗低品位热量（消耗低品位热量）第30页，此课件共40页哦太阳能吸附式制冷 太阳能固体吸附太阳能固体吸附式制冷是利用固体吸式制冷是利用固体吸附剂（例如附剂（例如沸石分子沸石分子筛筛、硅胶硅胶、活性炭活性炭、氯氯化钙化钙等）对制冷剂（水、等）对制冷剂（水、甲醇、氨等）的吸附甲醇、氨等）的吸附（或化学吸收）和解吸（或化学吸收）和解吸作用实现制冷循环的。作用实现制冷循环的。吸附剂的再生温度可在吸附剂的再生温度可在80150之间，也适之间，也适合干太阳能的利用。合干太阳能的利用。第31页，此课件共40页哦能够在能够在5585oC热源温度下有效工作；热源温度下有效工作；适合太阳能以及其它低品位热能应用；适合太阳能以及其它低品位热能应用；目前已小批量生产目前已小批量生产制冷机组性能性能指标单位制冷量制冷量8.5kW冷冷冻冻水出水温度水出水温度10 C冷冷冻冻水流量水流量1.5t/h冷却水冷却水进进口温度口温度32 C冷却水流量冷却水流量5t/h热热水水进进口温度口温度85 C热热水流量水流量3.6t/hCOP0.4冷冷冻冻水系水系统统工作工作压压力力0.6MPa冷却水系冷却水系统统工作工作压压力力0.6MPa热热水系水系统统工作工作压压力力0.6MPa运行重量运行重量1.5t电电源源2-220V-50Hz第32页，此课件共40页哦德国德国Freiburg示范应用的太阳能吸附空调示范应用的太阳能吸附空调第33页，此课件共40页哦第34页，此课件共40页哦第35页，此课件共40页哦蒸汽喷射式制冷空调系统利用聚焦式太阳能集热器，将水加热，产生蒸汽，喷射。利用聚焦式太阳能集热器，将水加热，产生蒸汽，喷射。依靠依靠蒸汽喷射器蒸汽喷射器的作用完成制冷循环的制冷机。它由的作用完成制冷循环的制冷机。它由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器（即凝汽器）等设备组成，蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器（即凝汽器）等设备组成，依靠蒸汽喷射器（见依靠蒸汽喷射器（见水蒸汽喷射真空泵水蒸汽喷射真空泵）的抽吸作用在蒸）的抽吸作用在蒸发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。蒸汽喷发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。蒸汽喷射式制冷机用水作为制冷剂射式制冷机用水作为制冷剂,蒸发温度在蒸发温度在0以上，仅可用以上，仅可用于空气调节和某些生产工艺过程。蒸汽喷射式制冷机设备于空气调节和某些生产工艺过程。蒸汽喷射式制冷机设备庞大庞大,需要高位安装需要高位安装,一般在一般在10米以上，以便冷水泵和冷却米以上，以便冷水泵和冷却水泵吸入处为正压水泵吸入处为正压,且需要较高压力（且需要较高压力（0.55兆帕）的工作兆帕）的工作蒸汽，所以应用日渐减少蒸汽，所以应用日渐减少,有被溴化锂吸收式制冷机取代的有被溴化锂吸收式制冷机取代的趋势。趋势。第36页，此课件共40页哦蒸汽喷射式制冷空调系统第37页，此课件共40页哦水泵产生位能差热泵产生温度差低溫高溫HP热泵(Heat Pump)第38页，此课件共40页哦热泵134第39页，此课件共40页哦封閉式地源熱泵系統（傳統）第40页，此课件共40页哦