熱力循環：熱泵

描述

P2.6.3.1 根據溫差來測定熱泵的效率

P2.6.3.2 研究熱泵的膨脹閥的功能

P2.6.3.3 使用Mollier圖分析熱泵的循環過程

熱泵通過冷凝劑的蒸發從溫度為 T1 的熱源中提取熱量，並通過冷凝冷卻劑將熱量傳遞到溫度為 T2 的熱源。在此過程中，壓縮機（a-b）將氣態冷卻劑大幅加熱。冷卻劑在液化器（c-d）中冷凝，並釋放出的冷凝熱量 DQ2 傳遞給溫度為 T2 的熱源。液化的冷卻劑經過過濾後進入膨脹閥（e-f），以確保在進入蒸發器（g-h）之前沒有氣泡。膨脹閥調節冷卻劑進入蒸發器的供應，蒸發器中的冷卻劑再次變成氣體，並從溫度為 T1 的熱源中吸收必要的蒸發熱量 DQ1。

實驗 P2.6.3.1 的目的是根據溫差 DT = T2 – T1 確定熱泵的效率­，其中通過加熱水箱 T2 中的水來確定釋放的熱量 DQ2，而應用的電能 DW 則使用焦耳和瓦特計來測量。

\(\epsilon = \frac{\Delta Q_2}{\Delta W}\)

在實驗 P2.6.3.2 中，記錄了膨脹閥和蒸發器輸出的溫度 Tf 和 Th。如果這兩個溫度之間的差異低於特定的限值，膨脹閥將阻止冷卻劑供應到蒸發器，以確保蒸發器中的冷卻劑始終完全蒸發。

在實驗 P2.6.3.3 中，使用 Mollier 圖來跟蹤熱泵的能量轉化過程，其中壓力 p 作為冷卻劑的比焓 h 的函數。通過測量蒸發器和液化器中的壓力 p1 和 p2，以及冷卻劑的溫度 Ta、Tb、Te 和 Tf，確定相應的比焓值 ha、hb、he 和 hf。此實驗還測量每單位時間釋放和吸收的熱量 DQ2 和 DQ1，進而確定每單位時間迴圈的冷卻劑量 Dm。