化工行业是能耗大户,而节能效果十分显著的便是热泵技术。本文针对已有热泵技术的缺点与不足,在节能环保的前提下开发出一种新型热泵操作方式,即蒸汽气压式热泵。该新型热泵操作方式有如下优点:利用高压容器代替传统的压缩机,通过惰性气体压缩蒸汽的方式将低温蒸汽转化为高压高温的蒸汽,从而回收利用低品位热能,既节能又环保。该方式避免了压缩机的腐蚀和高耗能,以及高级压缩机和传统制冷剂等工质的选用,设备选型简单,温升不受压缩机的限制,应用领域相较传统的蒸汽压缩式热泵更广。本文作出了该新型蒸汽气压式热泵的工作原理图,分析了它的热力学循环方式,并以混合汽的循环压力-温度图来表示;然后建立了该新型操作方式的小试实验系统,研究了温升及回收可利用热量与压缩比的关系,证明了该新型热泵操作方式的可行性和节能性,并利用ASPEN PLUS软件对该实验系统进行模拟对比,结果与实验结论一致:随着压缩比的提高,温升先快速增加,然后增幅逐渐趋于平缓,而换热器内无水乙醇温升与N2初始温度成线性关系。本文还通过能耗计算来考察该新型热泵系统的节能性,提出了该系统的性能评价指标COP的计算公式:通过对该系统实测数据的计算,得出结论:在压缩比从6~16的范围内,该热泵系统的COP值在1.20~1.25之间趋于稳定,只是当高压缩比(>11)时,COP值有小幅波动。COP值大于1,证明了该热泵的节能性。之后,本文还从实际实验和理论两方面分析了COP的影响因素,指出此实验系统的COP值虽然相较于传统的蒸汽压缩式热泵(COP一般大于3)比较小,但排除其影响因素,可知该新型热泵具有巨大的节能潜力。