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;% a: f1 [$ G3 {3 I: {9 L
+ ^$ I# T ]7 U3 X* K' J5.6atm空气压缩功是4.2atm的1.2倍,因ln(5.6)/ln(4.2)=1.2;
7 h r( G+ B; h6 U7 @- H7 w& R' H* }7 k) v$ ?) ? ^& M& b+ x% L
5.6atm空气潜热是4.2atm的0.964倍(用软件计算结果);6 m; I4 ~, }( _
* @, I+ l0 G# v+ T, _ v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;
" Z) N6 H5 M6 o8 S+ N; f+ _" V% T! \
5 n- K2 h/ o3 L( V+ k8 L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:3 Z( W5 T3 j- n, i' h
100*300*(94.0-81.25)/(94.0*81.25)=50.1kW% E8 J$ O0 J) m* M1 B8 [. Q
2 u2 {+ r6 U9 R+ E8 ~& W
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:
$ p0 [! D7 |/ x: W; ]0 H+ A80.3*45%*300*(95.53-79.64)/(95.53*79.64)=22.64kW
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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:
2 w1 P3 S! J, a# a7 ~80.3*55%*300*(99.91-82.87)/(99.91*82.87)=27.27kW3 K. l4 ~% i8 d1 H- h/ S: W
+ ^) R& _& q& m! C, M s) \5 C双塔流程5.6atm空气热泵有效能是22.64+27.27=49.91kW3 T5 k, ]% m" x/ S: [# p+ _, G
8 p. Q+ b5 C3 E; l( z( `2 L; ^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。
1 ~/ q/ B' M* o" w' k* A1 {; _0 W) h( {3 G* @! V- j( w; F
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。 |