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热泵热水工程系统是怎么吸热的?
2019-02-21 21:04

      热泵热水工程系统是热能量的搬运工,它将空气中的热量吸收进到水中。而要实现这个目的,它必须借助蒸发器,通过蒸发降温的形式,将空气中的热量吸收到热泵热水器中,蒸发器的形式和品种是多样的,但目前空气能热水器中的蒸发器, 全部选用翅片管式换热器,空气换热温度以10C为适中。
 
热泵热水工程系统蒸发器原理
 
     从冷凝器过来的工质, 经过减压后进入蒸发器,它是一种工质气体和工质液体的混合物,在蒸发器的管子内流动。 由于蒸发器处 于较热的环境中,热量通过翅片和铜管传递给工质,使得工质的温度提高,工质将进一步汽化。工质在汽化中又要吸热,这样又造成工质和周围的温度的降低,这样工质又从翅片和铜管中吸收热量,如此反复进行,液体不断变成气体。 该批工质到达蒸发器出口时, 已经全部变成气体了。
     热泵热水工程系统设计中为了避免工质液滴进入压缩机气缸,蒸发器靠进出口的一小段,工质蒸气继续吸收一部分热量,以达到稍过热的状态,- 般取过热度为8~15C。
 
     热泵热水工程系统空气式蒸发器也可分为自然对流和强制对流两种形式。目前绝大部分是强制对流, 但也有少量的小功率的产品采用自然对流的形式。蒸发器多采用翅片管式结构,由套有铝片的铜管组成。翅片的作用是增大換热器的传热外表面积,传热系数随翅片结构、翅片间距、空气速度、温度和湿度的不同而变化。
 
      空气能蒸发器与空调式冷凝器虽然外形和结构基本一样,但主要功能却不一样。一个是以吸热为主,一” 个是以散热为主,明显不同之处是热泵蒸发器外可能析出水滴(温度高于0C时)或结霜(温度低于0C时)。析出水滴时一般可强化空气侧的换热,结霜或结冰较厚时会妨碍蒸发器从低温热源中吸热。通常在环境空气温度≤7C时结霜尤其严重,因此需要融霜。
 
      热泵热水器的蒸发器由于经常处于湿润的状态,为提高外表面的换热系数,有利于冷凝水的流动,消除翅片间的“水桥”现象(水滴将相邻的两个翅片连接起来,这样就容易结霜),蒸发器的铝翅片采用“亲水铝箔”制造。亲水铝箔是指普通铝箔,经过脱脂、水洗、干燥等工艺处理后,在其表面涂装了亲水膜,经过烘干冷 却后,使其成为一种具有亲水性和耐腐蚀的材料,一般呈淡蓝色。铜管可以布置为单排、 双排和多排, 换热器的片距、管间距、翅片表面形状、通道数皆有不同,其设计的要求是保证足够的换热能力。

     由于热泵热水器产业从空调产业中衍生,目前其部件多从空调产业中借用。如蒸发器,基本上是按空调的风冷冷凝器形式制造的,大部分就是用空调机的蒸发器代用。其优点是制造工艺成熟、成本低;缺点是翅片片距小, 仅为1.8~2. 2mm,抗污垢能力和抗结霜能力差,容易沾上灰尘和颗粒,也容 易形成“水桥”,造成结霜。 目前,已经有部分工厂采用较大片距的蒸发器了,特别是一些较高档次的产品。
 
      热泵热水工程系统与空调机不同的是, 空调机进口的温度较高,压缩机 降压蒸发吸热成温度高的热气,气体流畅性好;空气能为压缩机- -冷凝- 降压, 温度低, 工质处于液气状态,工质流动性差。所以应分成几路,改善它的 蒸发环境。为了 减少蒸发器内制冷剂的流动阻力,减少 流动损失,一般蒸发器会分若干路并联进人蒸发器。制冷 剂分液头分为8路进入蒸发器,为保证各路制冷剂的流量尽量相同,分液头之后的铜管要长、等距、等径、同程。分的路数与管径有关, 每路 管路的长度也不宜过长,要使管内出口处形成8~15C的过热工质蒸气为好,在φ9. 52mm管径的蒸发器中,单路的度应该在8m以下。
 
       在蒸发器管翅片的布置上,可以采用多种形式。可以为于U、V、W、L型,弧型和方型,排列设计是根据产品的不同要求,采用不同的结构形式,从目前上使用的情况看,L型和U型的布置空间比较合理,器件安装的空间比较大,但气流强度分布比较不均匀,吸热效果差,一般用于空间比较紧张的小型机组。V型和W型布置风向比较明确,效果好,一般用于15匹以上的基础。蒸发器铝翅片距的间隔过载是不利于热泵的低温工作的,但是大多数厂家现于模具成本方面滴考虑还是没有将片距增加,但另外还有一个重要的原因是片距增大过后,为了保证有足够的翅片面积。蒸发器的外形也需要加大,随之主机的外壳也要加大,成本就会增加不少,这也是目前大间距翅片蒸发器没有普及的原因,但是随着空气源热泵热水器产量的增加,相应的配套部件也会逐步完善。在理想的蒸发器工况中,制冷剂经历以下状态的变化,过冷,一饱和液,气液共存,饱和过热蒸汽。气态部分的换热系数对整个蒸发器的影响是很明显的,但是由于沸腾部分的换热系数较高,所以限制增发器放热能力,更多的是广外的空气侧,由于空气侧的换热系数均为20到50W每平方每摄氏度,所以一般用于计算管外片距的总换热面积,来判断蒸发器的选用是否合理。

      热泵热水工程系统常有句话说,有空气就有热水,即讲的是空气中的热量是经过翅片再将热量传给翅片里内流运的工质的,这也说明,离开了空气,空气源热泵是不会工作的。





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