2012年第9期（总第177期）
doi10.3969/j.issn.10093230.2012.09.008
应用能源技术
有限热源影响下VM循环热泵的热力学分析
吴宇，王帅，欧阳晶莹，谢英柏（华北电力大学，河北保定071003）
摘要：对于低温余热，VM循环热泵是一种高效节能的利用途径。文中采用有限时间热力学方法，推导了基于牛领线性导热定律的内可逆VM循环热泵泵热率的表达式。分析表明：采用VM循环热泵用于地板辐射采暖时，随着有限高温热源的入口温度和有限低温热源进口温度的增加，泵热率将增大；而随着有限高温热源的出口温度和有限低温热源出口温度的增加，泵热率将减小。并且低温有限热源温度的变化对泵热率的影响远大于高温有限热源温度的变化。
关键词：VM循环热泵；有限热源；温度；泵热率；有限时间热力学
中图分类号：TB65
文献标志码：A文章编号：1009-3230(2012)09-0033-04
ThermodynamicoftheVMCycleHeatPumpUnderthe
EffectofFiniteHeatCapacities
WU Yu,WANG Shuai,OU YANG Jing-ying,XIE Yingbai（NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China）
Abstract: VM(Vuilleumier) cycle heat pump is a high efficient way to dig low temperature waste heat.The heat pumping rate for endoreversible VM cycle heat pump govemed by the linear thermal conductive law is derived applied the finite time thermodynamic method. Results show when using the VM cycle heat pump for floor radiation heating, the heat pumping rate of VM cycle heat pump will aeeae temperature of finite low temperature heat capacity. While it decreases when increase the temperature of the high temperature heat capacity outlet and the low temperature heat capacity inlet. Moreover, the impact of the temperatures of finite low temperature heat capacity has a greater influence on the heat pumping rate than that of the finite high temperature heat capacity.
Key words: VM cycle heat pump; Temperature; Finite heat capacity; Heat pumping rate; Finite timethemodynamic
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引言
现有工业存在大量低温余热。一部分温度在300℃以上的余热，已采用安装换热器、余热锅炉或余热发电技术进行利用[2-4]；还有一部分余热，如火力发电厂120℃左右的排烟，由于温度较低、含尘大和具有腐蚀性，至今尚未充分利用。而降低排烟温度，回收烟气的余热[5-6]，不仅可以
收稿日期：20120720修订日期：20120729 作者简介：吴宇（1987-），男，磺士，从事VM循环热泵的
研究。
万方数据
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提高锅炉效率，还可以增加机组出力，提高电厂运行经济性"。
热泵是低温余热利用的高效节能的技术之一。利用余热驱动的热泵有吸收式、吸附式和 VM(Vuilleumier）循环热泵等。目前已实现的吸收式热泵性能系数（COP)最高为1.56，吸附式热泵一般在0.7左右，而VM循环热泵可达到 1.61[7)。因此采用由两个等温过程和两个等容过程组成的VM循环热泵开发温度较低的余热具有很强的竞争力。