具有非理想气体工质的往复式Brayton循环多目标优化

基于前人建立的不可逆往复式Brayton循环模型,在考虑多种不可逆损失项和非理想气体比热模型的情况下,以压缩比为优化变量,对无因次功率、效率、无因次生态学函数和无因次功率密度进行性能分析与多目标优化,并通过比较3种决策方式得到的的偏差指数,获得优化方案。结果表明：在进行单目标分析时,四个目标函数性能指数会随着不可逆损失项系数的增大而减小;多目标优化结果相比单目标优化更优,其设计方案更理想。     

内可逆往复式Maisotsenko-Brayton循环生态学性能优化

应用有限时间热力学理论,基于仅考虑传热损失的内可逆往复式Maisotsenko-Brayton循环模型,推导出了循环熵产率和生态学函数等重要参数表达式。通过数值计算,分析与研究了空气饱和器出口温度、循环最高温度和注水流率对循环性能的影响。将内可逆往复式Maisotsenko-Brayton循环与传统往复式Brayton循环进行比较,结果表明内可逆往复式Maisotsenko-Brayton循环性能优于传统往复式Brayton循环性能。     

空气标准等温加热修正Brayton循环：(1)功率效率特性分析

在已有文献建立的闭式等温加热修正定常流式Brayton循环模型基础上,提出了一种新的五分支Brayton循环,即空气标准等温加热修正Brayton循环,并运用有限时间热力学理论建立了内可逆空气标准等温加热修正Brayton循环模型,导出了其功率效率表达式,分析了最大温比和预胀比对功率与效率、功率与压缩比和效率与压缩比特性关系的影响,以及传热损失对功率与效率特性关系的影响,并将修正后的Brayton循环性能与传统的Brayton循环性能进行了对比。结果表明：循环功率与效率的关系曲线呈扭叶形,而功率与压缩比和效率与压缩比的关系曲线均呈类抛物线形;随着预胀比和循环温比的增加,循环性能明显提升;与传统的Brayton循环相比,修正后的循环性能更优。     

不可逆变温热源KCS-34循环生态学性能优化

应用有限时间热力学理论,基于变温热源不可逆KCS-34循环模型,分析了循环工质氨浓度变化时,循环工质质量流率和蒸发器出口循环工质干度对生态学函数的影响,并对循环净功率、效率与生态学函数三者之间的关系进行了对比分析。研究发现,当以循环工质质量流率为变量时,生态学函数与效率、循环净功率与效率均呈类抛物线关系,而生态学函数与循环净功率之间关系曲线为扭叶型;当以蒸发器出口循环工质干度为变量时,循环净功率、效率和生态学函数任意两者之间的曲线关系均为扭叶型。     

闭式变温热源不可逆IFGT循环的生态学优化

计入工质与高、低温侧换热器和回热器的热阻损失、压气机和透平中不可逆压缩和膨胀及管路系统中的压力损失,用有限时间热力学理论和方法,导出了变温热源条件下闭式不可逆外燃式燃气轮机(IFGT,Indirectly Fired Gas Turbine,又称EFGT,Externally Fired Gas Turbine)无因次生态学函数的解析式,通过详细的数值计算,得到了最大生态学函数条件下高、低温侧换热器和回热器的热导率分配及工质和热源间的热容率匹配的全局最优解。     

回热式等温加热修正Brayton循环的功率与效率特性!

根据有限时间热力学理论,分析了变温热源条件下不可逆回热式等温加热修正Brayton循环的功率、效率的全局特性和最优特性。研究发现,计入外部传热不可逆性后,分别存在最佳的循环压比使得循环无因次输出功率和效率取得最大值,而且,一般来说,前一最佳压比更大;回热对循环的输出功率影响极小,对循环效率的提高也只在较低压比时起作用;为提高循环的输出功率和效率,常规燃烧室(RCC)有效度、RCC中热源的入口温度和热容率应取较小的值,而收敛型燃烧室(CCC)有效度、CCC中热源的入口温度和热容率应取较大的值。详细讨论了循环热力参数对最大无因次输出功率及其对应的最佳压比和效率、最大效率及其对应的最佳压比和无因次输出功率的影响,指出了已有文献的错误。研究结果对燃气轮机装置的评估和最优设计具有一定的指导意义。     

一类广义不可逆普适热机循环的生态学性能

用有限时间热力学的方法分析了热漏、热阻和其它不可逆效应对一类定常流普适热机循环模型性能的影响,导出了由两个绝热过程、两个等热容加热过程以及两个等热容放热过程组成的循环的功率、效率和生态学性能,并由数值计算分析了循环过程对循环性能的影响特点。所得结果包含了存在热阻、热漏和内不可逆损失的Diesel、Otto、Brayton、Atkinson、Dual和Miller循环的特性。     

工质非线性变比热比不可逆Dual-Miller循环生态学目标函数优化

考虑工质非线性变比热比特性,存在气缸传热损失、活塞摩擦损失和其他内不可逆性损失,应用有限时间热力学理论分析和优化空气标准Dual-Miller循环性能,推导出了功率、效率和生态学目标函数等性能参数表达式,并由数值计算得到功率和效率与压缩比、功率与效率、生态学目标函数与功率和效率的特性关系,分析升压比和活塞冲程对各性能指标的影响,并分析比较各种不同优化目标下的性能特点。     

基于有限活塞速度的不可逆Otto循环性能分析

利用有限时间热力学理论,考虑有限活塞速度带来的不可逆性,建立了一个不可逆往复式Otto循环模型,通过数值计算,得到了压缩比和活塞速度与循环净功率、热效率、生态学函数、生态学性能系数之间的特性关系。结果表明:循环P-γ、η-γ、E-γ、ECOP-γ的关系曲线均呈抛物线型,P-η、E-η的关系曲线均呈扭叶型;随着活塞速度的增加,循环各性能参数均增加,且循环各性能参数取最大值时对应的压缩比也增加。     

包含多变过程的内可逆Brayton循环热力学分析

应用有限时间热力学理论,建立了包含多变过程的内可逆往复式Brayton循环模型,由数值计算得到了多变指数n取不同值时的循环输出功率与压缩比、效率与压缩比、输出功率与效率之间的特性关系,分析了多变指数对循环性能的影响。结果表明:随着n的增加,当n k (k为绝热指数)时,γ_(P(opt))(最大输出功率对应的最佳压缩比)和P_η(最大效率对应的循环输出功率)减小,γ_(η(opt))(最大效率对应的最佳压缩比)和η_P(最大输出功率对应的循环效率)增加;当n k时,γ_(P(opt))和γ_(η(opt))减小,η_P和P_η减小。选取适当的多变指数,调整压缩比在γ_(P(opt))≤γ≤γ_(η(opt))范围内可得循环最优性能区域。     

不可逆Miller循环的功率效率特性

用有限时间热力学的方法考虑空气标准Miller循环，导出存在摩擦及传热损失的空气标准Miller循环的功率与压缩比、效率与压缩比，以及功率和效率的最佳特性关系；同时由数值计算分析了摩擦和传热对循环性能的影响特点。结论包含了各种特定条件下不同循环的特性，具有一定的普适性。     

广义不可逆布雷森循环生态学性能系数分析

以反映热机循环输出和损失之比的生态学性能系数(ECOP)为目标,用有限时间热力学理论,对广义不可逆布雷森循环进行性能分析。导出了在牛顿传热律下广义不可逆布雷森循环无因次功率、效率、无因次熵产率、无因次生态学函数和生态学性能系数的解析式;并通过数值算例得到它们之间的关系。结果表明,内不可逆性对该热机各种性能参数产生一定的影响,以ECOP为目标优化具有效率较高,熵产率较低的优势。     

具有热阻、热漏和回热损失的不可逆斯特林循环生态学性能系数优化分析研究

利用有限时间热力学分析了具有热阻、热漏和回热损失的不可逆斯特林循环生态学经济性能优化ECOP评判标准,推导了不可逆斯特林循环关于功率输出、效率、经济学函数和ECOP优化分析的数学表达式,利用数字分析以及热漏、回热时间和回热器效率研究上述参数之间的相互关系.研究结果表明:在最大ECOP工作条件下工作的斯特林循环比在最大生...     

恒温热源条件下不可逆闭式中冷回热布雷顿循环的功率优化

考虑高低温侧换热器、回热器和中冷器的热阻损失，以及压气机和涡轮中的不可逆损失，以功率为优化目标，借助数值计算，研究了恒温热源条件下不可逆闭式中冷回热布雷顿循环输出功率最大时高低温侧换热器、回热器和中冷器的热导率分配以及中间压力与总压比的关系。     

再热Brayton循环效率特性分析

在燃气轮机循环中工质温度变化范围大,其比热是变化的。利用数值分析方法研究了工质变比热情况下再热Brayton循环的效率特性,发现存在最佳循环总效率和对应的最优压比,讨论了循环温比、压气机和透平效率对循环最优压比和循环总效率最佳值的影响,比较了压气机效率和透平效率的影响程度,并指出了已有文献的错误。所得的分析结果对燃气轮机的优化设计和运行参数选择具有一定的指导作用。     

广义不可逆联合制冷循环有限时间(火用)经济性分析与优化

研究了存在热阻、热漏和内不可逆性的广义不可逆联合制冷循环有限时间(火用)经济性能,导出在线性传热定律下循环最佳利润率和最佳制冷系数的解析式以及二者的优化关系,并用数值算例对比分析了热漏、内不可逆性和价格比对利润率和(火用)经济性能界限的影响.     

具有热阻、热漏的不可逆布雷森循环生态学性能新析

以反映热机循环输出火用和火用损失之比的生态学性能系数为目标,用有限时间热力学的方法分析具有热阻、热漏的不可逆布雷森循环性能.导出了在牛顿传热律下布雷森循环无因次功率、效率、无因次熵产率和生态学性能系数的解析式;并通过数值算例得到它们之间的关系.结果表明:对比生态学目标E,循环在最大生态学性能系数ECOP下工作时,其相应的熵产率和热效率有明显优势.     

不可逆吸收式热泵循环的基本优化关系及性能分析

在恒温热源内可逆四热源吸收式热泵循环的基础上，建立了线性(牛顿)传热定律下考虑泵热空间到环境热源的热漏、工质的内部耗散以及工质与外部热源间的热阻损失的不可逆吸收式热泵循环模型。导出了总换热面积一定的条件下循环的泵热率和泵热系数的基本优化关系、最大泵热率和相应的泵热系数、最大泵热系数和相应的泵热率、以及循环中最佳工质工作温度和最佳换热面积分配关系；并通过数值算例分析了循环参数对循环最优性能的影响规律。