项目背景 工业过程产生了大量废水和废气，低品位余热回收困难，并且对环境造成危害。与此同时，工业、商业及民用对蒸汽有广泛需求，新型高效节能环保蒸汽生成系统亟需开发。热力驱动的吸附热泵利用固气工质对生成高温蒸汽，满足热力需求。 主要研究内容 蒸汽生成系统的实验研究 1)搭建实验平台进行蒸汽生成的循环实验,利用热水（<80°C）和热空气（<130°C）的吸附热泵系统，直接生成过热蒸汽，评估系统的性能和效率。 2)采用不同粒径的填料，设置传质通道，改变入水方式等，考察生成蒸汽通过填充层和湿沸石重生时的动态传热传质特性。 3)探索复合吸附剂对蒸汽生成和沸石重生的影响，确立优化的循环条件。 蒸汽生成系统的数值模拟研究 1)在蒸汽生成过程中，对气液固三相分别建立能量、质量或动量控制方程，建立变温变压的动态吸附模型；在沸石重生过程中，建立对流干燥重生模型。 2)分析蒸汽生成过程中填充层内沸石和水的温度分布，生成蒸汽在沸石空隙间的温度、压力和流场分布，出口蒸汽温度和压力特性。 3)通过回热回质增强蒸汽生成过程，考察不同回热温度对高温蒸汽生成的影响，分析在吸附剂和液面交界处沸腾传热后产生蒸汽的动态特性，评估回热对系统性能和效率的影响。 重要结果及关键数据 1)130°C的干空气对湿吸附剂重生，通入80℃热水，生成191°C ~264°C过热蒸汽，系统温升近100°C。循环耐久性实验研究了15个连续循环，沸石微孔在高温高湿度下仍可保持结构完整。 2)从局部和整体吸附平衡两方面强化蒸汽生成：预制通道和回热回质。前者使蒸汽快速到达顶部。后者中回热温度为89.2°C时，蒸汽量增加18.8%，系统性能提升35.1%。 3)采用复合吸附剂-水工质对的系统，增加总吸附热，加快动态蒸汽生成的速率，强化蒸汽生成过程，提升系统性能和效率。 科学意义 在吸附热泵系统中采用直接接触法强化热传，生成高温蒸汽，研究不饱和多孔介质中沸腾传热的特性。不饱和度提高，物理吸附热增加。采用复合吸附剂，化学吸附热释放亦可强化蒸汽生成过程。 2100433B

能源短缺是世界各国发展面临的重大挑战之一。吸附热泵以低品位余热驱动，实现制冷或热泵效应，减少能源消耗。利用吸附热泵系统在制冷方向的研究很多，在高温热泵方向的研究刚刚开始。本研究拟采用直接接触式换热法强化多孔介质与流体的传热速率，利用吸附热泵系统回收低品位余热(热水<80°C，废气<150°C)，生成高温饱和/过热水蒸气(0.3-1 MPa, 200 °C)。实验研究方面，考察不同条件下液体在多孔介质内沸腾传热特性，研究不同形状和粒径的沸石对蒸汽生成循环性能和效率的影响。模拟研究方面，建立蒸汽生成系统的数学模型，采用焓-多孔介质模型解决水的相变问题，模拟多孔介质中气液两相流耦合吸附特性的传递现象，计算填充层内不同相的温度分布及蒸汽压力和流速分布。本研究旨在揭示液体与非饱和吸湿性多孔介质直接接触时沸腾传热机理，探索水分迁移和蒸汽扩散传质特性。本研究的应用价值是降低工业中的蒸汽成本。

喷射式热泵的使用方法很多，应用也很广泛，下面介绍几种蒸汽喷射式热泵经常使用的方法。

蒸汽喷射式热泵蒸汽喷射式热泵式减温减压器

喷射式热泵式减温减压器采用蒸汽喷射式热泵作为蒸汽减压器的主体，同时增加减温装置，组合成为喷射式减温减压装置。它是一种新型的能够同时调节蒸汽压力和温度，回收废热蒸汽的高效节能设备。蒸汽喷射式热泵式减温减压器与常规的减温减压器不同，常规减压器的热力过程是新蒸汽的有效能降低，能量贬值的过程；蒸汽喷射式热泵式减温减压器能使工作蒸汽的有效能得到合理利用。

蒸汽喷射式热泵蒸汽压力匹配器

汽压力匹配器是满足热用户对蒸汽不同压力要求的理想设备，它通过用高压蒸汽引射低压蒸汽，在降低高压蒸汽品位的同时提高低压蒸汽的品位，产生介于高、低压蒸汽压力之间各种压力的蒸汽。蒸汽压力匹配器在为热电厂汽轮机中间抽汽供热做压力匹配方面已得到很好的应用。

蒸汽喷射式热泵蒸汽喷射式热泵式凝结水回收装置

水在排放过程中产生大量的闪蒸汽，由于找不到合适的用途，加之回收成本高，长期以来一直是放空，既浪费能源，又污染环境。利用蒸汽喷射式热泵式凝结水回收装置可以回收凝结水产生的闪蒸汽，提高蒸汽品位后重新加以利用，带来良好的经济效益和社会效益。

蒸汽喷射式热泵低压蒸汽升压再利用

对与使用几种不同压力蒸汽的企业，而热源又不能全部满足，可用蒸汽喷射式热泵将部分低压蒸汽升压，以满足工业生产的需要。

蒸汽喷射式热泵设备排汽循环再利用

某些使用蒸汽的设备，由于其排汽压力低不能再利用，可用蒸汽喷射式热泵将排汽升压后并入供汽管网，可实现排汽循环再利用。

蒸汽喷射式热泵具有如下优点：

蒸汽喷射式热泵可靠性高，免维护

无机械活动部件、无气动、电动控制系统，设计原理先进，可靠性高，具有免维护的突出特点。

蒸汽喷射式热泵无泄漏，安全性高

本装置全密闭结构，无任何活动泄漏点，出厂前严格按国家标准进行打压和探伤等检验过程。

蒸汽喷射式热泵寿命长

内芯采用优质不锈钢材料，能满足设备长期运行的要求，设计使用寿命10年。

蒸汽喷射式热泵缓解汽蚀现象

液位控制稳定，大大缓解了管道内汽蚀和振动现象。

蒸汽喷射式热泵稳定性

方便、维修容易、自动调节、保证出口压力稳定。

蒸汽喷射式热泵能效果显著

装方便，可水平安装或垂直安装，与管路连接均为法兰连接，拆卸方便。

蒸汽喷射式热泵是射流技术在传热领域的应用。蒸汽喷射式热泵技术起源于俄罗斯，从二十世纪八十年代开始传入中国，但基本上停留在学术研究方面，近几年才开始应用于工程领域。蒸汽喷射式热泵具有结构简单，投资小，运行可靠，热效率高，节约能源，有利于环保等特点。蒸汽喷射式热泵主要由喷嘴、接受室、混合室、扩压室等几部分组成。

喷射式热泵的工作原理是以蒸汽减压前后的能量差为动力，高压蒸汽通过喷嘴时产生高速气流，在喷嘴出口处产生低压区，在此区域将低压蒸汽吸入设备，高压蒸汽在膨胀的同时压缩低压蒸汽，用高压蒸汽的裕压提高低压蒸汽的品位，然后通过混合室进行良好混合，混合后的蒸汽再通过扩压室恢复部分压力损失，达到要求的蒸汽压力后供给热用户使用。根据高、低压蒸汽的参数可以对设备进行不同的结构设计，得到各种压力等级的蒸汽，满足不同热用户的要求。通过蒸汽喷射式热泵吸入的低压蒸汽既可以是放散的废蒸汽，也可以是凝结水产生的闪蒸汽，使低焓热能得到充分利用，达到节约能源的目的。蒸汽喷射式热泵的节能率可以达到35%左右，具有很好的实用性。