导热规律为q∝△T^n的不可逆卡诺热机的优化分析

研究了在普通的导热规律ｑ∝△Ｔ＾ｎ下考虑热阻和热漏以及其他不可逆因素不时不可逆卡诺热机的性能,得现了较普遍的功率与效率之间优化关系。     

不可逆卡诺热机的性能界限

用有限时间热力学方法分析不可逆卡诺热机循环性能，考虑工质与高、低温热源问换热器的热阻损失和循环工质内部的不可逆损失，以循环周期为优化函数，导出不可逆卡诺热机最短循环周期与冷热源熵变化量的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳效率，热源熵变化量和循环周期的优化关系，由此对不可逆卡诺热机的效率、输出功率、冷热源熵变化率和工质在两个等温过程中的温度等参数作了较详细的讨论，所得结论可为不可逆卡诺热机的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径。     

不可逆卡诺热机的性能界限

用有限时间热力学方法分析不可逆卡诺热机循环性能,考虑工质与高、低温热源间换热器的热阻损失和循环工质内部的不可逆损失,以循环周期为优化函数,导出不可逆卡诺热机最短循环周期与冷热源熵变化量的关系并得到了热力学第二定律的类比表达武,获得了最佳效率,热源熵变化量和循环周期的优化关系,由此对不可逆卡诺热机的效率、输出功率、冷热源熵变化率和工质在两个等温过程中的温度等参数作了较详细的讨论,所得结论可为不可逆卡诺热机的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径.     

量子卡诺热机有效功率优化

建立了一个以广义势阱中的两个费米子为工质的量子卡诺热机循环模型。导出了循环的功率、效率、有效功率等性能参数的表达式,研究了热漏系数与势阱宽度比对循环性能的影响。结果表明：在不同势阱条件下,功率、效率、有效功率均为势阱宽度比的类抛物线函数,功率与有效功率、效率与有效功率的关系曲线均为扭叶型;在相同势阱条件下,热漏系数对功率没有影响,效率与有效功率随热漏系数的增大而减小。以有效功率为优化目标时,反映了功率和效率的折中,为了热机有更高的效率而牺牲了部分功率。     

部分不可逆卡诺热机的最大功率

本文考虑吸热、放热过程中的不可逆性,以及压缩、膨胀过程在有限时间内进行的因素,给出了部分不可逆卡诺热机的最大功率。对实际热机的研究有着重要的指导意义。     

卡诺热机的最佳热效率与最大功率

引入可逆度系数,讨论了卡诺热机的最佳热效率与功率间的关系。     

热机不可逆过程中不可逆因子研究

通过引入内、外不可逆因子,深入地讨论了热机热力循环中不可逆程度对热机循环过程的影响.论述了不可逆因子不是建立热机热力循环模型所必需的,是为了描述热机热力循环过程的不可逆程度定义的一个参数,是由所建立的热机模型决定的一个函数,从而澄清了对不可逆因子的某些模糊认识.对于不可逆因子的计算提出了一种新的方法,由算例可以看出,不可逆因子的计算,只要建立的热机模型恰当,在一定的条件下都可以找到计算表达式.最后得出结论:不可逆因子不是一个简单的常数,是由热机热力循环模型所决定的复杂的函数.当建立起热机热力循环模型并给定热机有关参数后,不可逆因子可以计算出来,从而定量的研究不可逆程度对循环性能的影响,以及影响热力循环不可逆性的各种因素.     

有限热容不可逆四热源吸收式制冷机的优化

将吸收式制冷机视为由不可逆卡诺热机驱动不可逆卡诺制冷机的联合循环系统,应用有限时间热力学理论建立了既考虑内、外不可逆性影响,又考虑有限热容影响的、更接近于实际系统的热力学模型。引入两个内不可逆性参数,分别用于描述热机循环的内不可逆性和制冷循环的内不可逆性。利用所建模型,由拉格朗日乘数法推导出吸收式制冷机的基本优化关系、相应的优化设计条件以及工质的最优工作温度。还利用这些关系式进行了一些分析和讨论,得到了一些有益于实际吸收式制冷机优化设计与改进的简化关系式和重要结论。     

不可逆汽机热泵有限时间热力学优化

本文建立了汽机热泵系统的模型并基于有限时间热力学考虑汽机热泵系统内部不可逆和外部不可逆性对系统性能进行了分析研究。汽机热泵系统由不可逆汽机循环和不可逆压缩式热泵循环组成。分别对汽机侧和热泵的蒸发器与冷凝器进行了优化面积分配和优化时间分配研究,得到了系统热负荷与系统性能系数的数学关系。研究中引入两个不可逆参数RΔS、RΔS＇。算例研究显示内不可逆参数对汽机热泵系统的性能比外部不可逆因素有更大的影响。研究还发现热泵侧不可逆因素对系统的影响大于汽机侧不可逆因素对系统的影响。     

不可逆磁性斯特林制冷机的最佳参数

建立了以顺磁质为工质的磁斯特林制冷机的不可逆模型．导出了不可逆磁斯特林制冷机的最大制冷率以及对应的最佳制冷系数．     

一般传热规律下的卡诺热泵最大利润率特性

用有限时间Ｙｏｎｇ经济分析法导出了在一般传热规律下内可逆卡诺热泵的最佳利润率与供热系数间的普适关系，并藉此讨论了三种常见传热规律时内可逆卡诺热泵的有限时间Ｙｏｎｇ经济最优性能的特点，得到了一些新的普适结果。     

1／2自旋不可逆量子卡诺热机输出功率和熵产率的协调优化

研究受热阻和热漏影响的不可逆费米量子卡诺热机输出功率和熵产率的协调优化性能，得到了Ｅ目标最大时量子热机的最佳特性参数．     

有限热容不可逆四热源吸收式制冷机的优化

将吸收式制冷机视为由不可逆卡诺热机驱动不可逆卡诺制冷机的联合循环系统,应用有限时间热力学理论建立了既考虑内、外不可逆性影响,又考虑有限热容影响的、更接近于实际系统的热力学模型。引入两个内不可逆性参数,分别用于描述热机循环的内不可逆性和制冷循环的内不可逆性。利用所建模型,由拉格朗日乘数法推导出吸收式制冷机的基本优化关系、相应的优化设计条件以及工质的最优工作温度。还利用这些关系式进行了一些分析和讨论,得到了一些有益于实际吸收式制冷机优化设计与改进的简化关系式和重要结论。     

导热过程中热力学流与力的研究(二)一场分析与选择原则

根据熵表象、能量表象和傅立叶表象下的场分布。详细分析了系统在各表象下温度场、热流密度场及系统稳定性的特点,提出了导热过程热力学流与力的选择原则。冶金部“有偿与资助”基础研究     

不可逆量子斯特林热泵循环性能分析与优化

建立了以一维无限深势阱中极端相对论粒子为工质的不可逆量子斯特林热泵循环模型。考虑高低温热源之间的热漏,导出了循环的性能系数与无量纲泵热率的表达式。分析了循环性能与各性能参数之间的关系。研究发现,热泵的性能系数与无量纲泵热率都随粒子在状态1进处于激收态上的占有几度单调递减,性能系数与无量纲泵热率都是势阱宽度比的凸单调函数。无量纲泵热率关于性能系数的关系曲线为回原点的扭叶型,并确定了该不可逆量子斯特林热泵的最优运行区间。     

热力学优化理论的研究进展

介绍近年来在不可逆热机理论、回热式燃气轮机循环分析、类热机装置分析和广义热力学优化理论研究中的一些进展,并简要阐述其发展方向.     

广义不可逆Miller热机循环的性能优化

建立了考虑工质变温热容、热漏、有限时间传热、摩擦损失、非等熵绝热压缩和非等熵绝热膨胀过程的空气标准的不可逆Miller热机循环模型.应用有限时间热力学理论导出了该模型下的输出功率和效率的解析表达式.通过数值计算,得出了输出功率与效率之间的关系,并作图来反映它们的变化情况.讨论了热漏损失、摩擦损失、内不可逆性和工质变温热容对该热机各种性能参数的影响,同时给出了一些重要参数的优化范围.所得结果对实际Miller热机的优化设计提供了理论依据.     

基于线性加权评价法的碟式斯特林机多目标优化

在考虑了集热器的热损失,斯特林热机的热阻、热漏和回热损失的基础上,建立了不可逆太阳能斯特林热机模型。讨论了温度比、吸热温度等参数对整个系统无量纲功率和总?效率的影响,通过线性加权评价函数方法对系统的无量纲功率和总?效率进行多目标优化。研究得出:线性加权评价法求得的最佳温比的数值范围为x_2opt＜x＜x_1opt其可使功率与总?效率达到最佳折中;通过使太阳能斯特林热机达到最佳吸热温度T_H,增大聚光比C和回热器效率ε_R,减小集热器的对换系数h和导热桥损系数k₀,可提高太阳能斯特林热机的无量纲功率与总?效率。