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空气能热泵知识:空气压缩式热泵

空气压缩式热泵是一个逆布雷顿循环,内两个等熵过程和两个等压过程所组成。两个等熵过程——等熵压缩和等熵膨胀,通常在透平压缩机和透平膨胀机中完成。透平机的旋转速度一般都很高,可达每分钟几万转,甚至十几万转,气流速度很大,因而空气动力损失很大,加上机器本身效率又不高,致使实际的制冷系数或制热性能系数很低。因此,空气压缩机式制冷的问世虽然早于蒸汽压缩式,但在普冷和空调中很少应用。

1967年美国普陀大学爱德华兹博士提出了用滑片式回转机的空气压缩式系统的设想。1972年他创立了公司,把这种设想发展到商业用途中去。图7—39为爱德华兹提出的用滑片式回转机的空气压缩式热泵系统。滑片式回转机的气缸成椭圆形.它的一半为压缩机,另一半为膨胀机。转速只有2000一3000r/min。这种机器的重大改进是叶轮与气缸壁间无摩擦,而这种摩擦在一般的滑片式压缩机中部存在。该机的叶片上装有铀,轴端有小滚珠,而在端盖上有与椭圆形气缸同步的执道,小滚珠沿着轨道滚动,从而使在气缸内运动的叶片与气缸壁处于“接近接触”的状态。因此没有摩擦。实际这种“接近接触”的办法很简单,通常把椭圆形气缸的内壁尺寸加工得比要求的大一些,然后在内壁上喷涂上环氧石墨.机械装配后转动,利用叶片摩掉气缸内壁多余的部分,使叶片与气缸链之间的间隙约为0.025—0.05mm。从而保持了叶片与气缸壁之间无摩擦,大大地提高了机器的机械效率。

空气压缩式热泵

通过实验,爱德华兹对空气压缩式循环的理论提出了新的观点。以前认为,原先存在于空气中的水蒸气在膨胀过程中不发生相变。然而,实际观察到空气中的水蒸气在膨胀时发生凝结。若在压缩过程中喷入水雾,水会吸收部分压缩热而气化,使压缩过程趋于等温压缩过程,从而减少了压缩所需的能量。当在膨胀机中膨胀时,这些水蒸气凝结成水而释放出能量,而使膨胀功增加。因此使循环消耗的功率大大地降低。由此可见,爱德华兹所提过的空气压缩式循环既不同于纯空气的布雷顿循环,又不同于用一般制冷剂的有相变的朗肯循环,而是这两种循环的综合。爱德华兹称之为多流体、混合相态循环。