热泵有效能由热量与温位差两个参数确定,正如电功率由电流与电压确定;8 g# B+ U8 D/ O) O. U% |
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5.6atm空气压缩功是4.2atm的1.2倍,因ln(5.6)/ln(4.2)=1.2;
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1 ]* e& f2 Y# D: z5.6atm空气潜热是4.2atm的0.964倍(用软件计算结果);
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所以,4.2atm空气产生100kW热泵热量所需输入功,与5.6atm空气产生100/1.2*0.964=80.3kW热泵热量所需输入功相等;
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3 C2 g2 J7 ]( ^' E/ k" h- w* T- k环境温度取300K,同样节流到上塔1.3atm,4.2atm饱和液空温度94.00K,1.3atm饱和液空温度81.25K,热泵热量100kW,那么执泵有效能是:( x, ]5 C( N+ D+ T, Y3 \, K
100*300*(94.0-81.25)/(94.0*81.25)=50.1kW4 g. p4 m. [- @' Q
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5.6atm空气在下塔分成两部分,45%氮气和55%富氧液空,如果下塔用规整填料,那么下塔阻力0.04atm,即氮气压力5.6-0.04=5.56atm,液氮饱和温度95.53K,上塔1.3atm下液氮饱和温度79.64K,所以液氮的热泵有效能是:! e+ S/ p, s, k( V3 l- |: L
80.3*45%*300*(95.53-79.64)/(95.53*79.64)=22.64kW1 E/ I: ?, M9 u7 i$ X
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5.6atm富氧液空温度99.91K,1.3atm富氧液空温度82.87K,所以富氧液空的热泵有效能是: g3 W0 S3 o. M3 T' |/ S4 j, U
80.3*55%*300*(99.91-82.87)/(99.91*82.87)=27.27kW
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$ n1 J0 H6 k4 M. N0 M% W3 X双塔流程5.6atm空气热泵有效能是22.64+27.27=49.91kW
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49.91/50.1=0.996,两者几乎没有区别。当然,以上计算中都没有计入将4.2atm或5.6atm饱和液空过冷至1.3atm饱和液空所需低温有效能。3 e9 d1 x2 `1 a
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以上计算说明,所谓下塔使热泵有效能损失20%没有依据,只是热泵热量减少20%而已,尤总没有考虑温位差,将1kJ热量由100K移至200K与1kJ热量由120K移至200K的热泵有效能并不相等,前者更大。 |