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.     

不可逆四热源吸收式制冷机的最优性能

为从热力学角度获得吸收式制冷机更为有用的性能上界,建立其四热源循环模型.该模型将吸收式制冷机视为一个由不可逆卡诺热机驱动的不可逆卡诺制冷机的联合循环系统,考虑热阻及工质内部耗散的不可逆性.运用优化理论,推导出:制冷量与性能系数间的基本优化关系;总热导率在各换热器间的最优分配关系;最大制冷量及相应性能系数的一般表达式.与三热源制冷循环模型相比,四热源制冷循环模型更接近于实际的吸收式制冷机.     

回热式热机的最佳效率与功率间的关系

首次给出不可逆回热式热机循环模型，导出其最佳效率与输出功率间的关系，指出在最大功率输出时的效率极限，并与不可逆卡诺热机循环模型作了比较。     

低温有机朗肯循环工质性能分析

根据对有机朗肯循环工质的选取原则,选出7种工质作为备选工质,建立了有机朗肯循环的热力学模型,并基于热力学第一定律和第二定律对其热力过程进行了计算分析,分别对7种工质的蒸发压力、单位工质净功量、不可逆损失、热效率、火用效率进行对比,结果表明,在给定的热源范围内,R141b各项性能最佳,R1233zd其次,而R1234yf和R1234ze表现较差.     

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。     

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。     

再热内可逆卡诺热机分析

导出了具有再热过程内可逆卡诺热机输出功率、循环效率的表达式，分析了具体再热过程内可逆卡诺热机参数与输出特性的关系，利用有限时间热力学的方法，求得了中间过程对输出特性的影响，以达到通过中间过程来优化循环的目的。     

以磁性体为工质的卡诺热机的最大效率

从居里外斯定律出发,根据热力学第一定律和热力学第二定律,研究了磁性体的内能和定磁热容量的特性,计算了以磁性体为工质的可逆卡诺热机的效率,讨论了卡诺热机工作的条件.结果表明:系统的定磁热容量只是温度的单值函数,但是一般磁性体的内能不仅仅随温度变化.卡诺循环的效率只取决于热源和冷源的温度,符合卡诺定理的推论.     

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.     

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．     

三热源吸收式制冷机的传热面积优化

建立了一种可以充分利用低温热源驱动而获得制冷量的三热源制冷机模型，考虑传热及工质内部的摩擦、涡流和其它不可逆性对三热源制冷机循环性能的影响，以总传热为优化函数，导出其最小传热面积与三热源熵变化率的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳制冷率与性能系数和传热面的优化关系，分析了工质内部不可逆性对制冷机性能的影响，所得结论可以描述同时受内外不可逆性影响的三热源吸收式制冷机的优化特性，可为吸收式制冷机的优化设计和性能改进提供新的理论途径。     

三热源吸收式制冷机的传热面积优化

建立了一种可以充分利用低温热源驱动而获得制冷量的三热源制冷机模型,考虑传热及工质内部的摩擦、涡流和其它不可逆性对三热源制冷机循环性能的影响,以总传热面积为优化函数,导出其最小传热面积与三热源熵变化率的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式,获得了最佳制冷率与性能系数和传热面的优化关系.分析了工质内部不可逆性对制冷机性能的影响,所得结论可以描述同时受内外不可逆性影响的三热源吸收式制冷机的优化特性,可为吸收式制冷机的优化设计和性能改进提供新的理论途径.     

两级吸收式制冷机的优化分析

建立一种不可逆的两级吸收式制冷机模型,考虑有限速率传热和工质内部不可逆性对制冷机性能的影响.以总热导率为优化目标函数,获得最小总导热率与热源熵变化率的关系,并得到了热力学第二定律的类比表达式,导出最佳制冷率、性能系数和总热导率之间的优化关系,分析了工质内部不可逆性对制冷机性能的影响,所得结论可以描述同时受内外不可逆性影响的两级吸收式制冷机的优化特性,可为两级吸收式制冷机的优化设计和性能改进提供新的理论途径.     

加热时有传热损失的动力循环热力学分析

依据经典热力学知识,要提高动力循环的热效率应当提高工质加热温度.提高工质加热温度往往增加工质向环境的传热损失,不一定对实际的循环效率有利.对工质加热时有传热损失的各种动力循环、卡诺循环、定容加热和定压加热循环进行讨论,得出了一些有指导性的结论,可为实际应用参考.     

火电机组吹灰过程中对流受热面熵产数变化规律和吹灰效果判定原则的研究

从不可逆热力学出发,分析电站锅炉运行中对流受热面的不可逆能量损失,建立传热熵产、流阻熵产以及吹灰过程中产生的传质熵产、吹灰蒸汽散热熵产和吹灰器电机熵产的计算模型,并在此基础上建立相应的总熵产和熵产数模型。以某电厂600MW锅炉的对流受热面为实例计算对象,采用现场实时数据进行了吹灰前后各对流受热面的污染率、各项熵产以及熵产数的计算。在分析吹灰对锅炉对流受热面的污染率和熵产数变化规律的基础上,提出了基于熵产理论的吹灰效果判定原则,对改进现有的单一根据污染率在线监测的吹灰优化模型有重要的参考价值和工程实际意义。     

存在热漏时联合动力装置的有限时间热力学分析

研究了存在热漏时由两个卡诺热机构成的无中间热源联合装置的有限时间热力学性能,导出了非定常流模型联合动力装置的功率和效率间的基本关系,并得出了最佳功与效率间的关系及最优时间分配。     

存在热漏的内燃机与斯特林联合循环的有限时间的热力学研究

在分布式电站系统的应用研究中,根据总能系统和能量梯级利用的原则,基于有限时间热力学理论,建立了考虑热阻和热漏的内可逆内燃机循环与斯特林循环联合动力装置的热力学模型,导出了以压缩比、温度比等循环参数表示的联合循环功率和效率表达式。同时由数值计算分析了热漏等循环参数对循环性能的影响,以及循环功率与效率间的关系。所得结果对联合循环动力装置性能研究具有很重要的实际指导意义,同时对联合循环有限时间热力学理论做了进一步的扩充。     

Entransy analyses of the thermodynamic cycle in a turbojet engine

The analysis and the design of turbojet engines are of great importance to the improvement of the system performance.Many researchers focus on these topics,and many important and interesting results have been obtained.In this paper,the thermodynamic cycle in a turbojet engine is analyzed with the entransy theory and the T-Q diagram.The ideal thermodynamic cycle in which there is no inner irreversibility is analyzed,as well as the influences from some inner irreversible factors,such as the heat transfer process,the change of the component of the working fluid and the viscosity of the working fluid.For the discussed cases,it is shown that larger entransy loss rate always results in larger output power,while smaller entropy generation rate does not always.The corresponding T-Q diagrams are also presented,with which the change tendencies of the entransy loss rate and the output power can be shown very intuitively.It is shown that the entransy theory is applicable for analyzing the inner irreversible thermodynamic cycles discussed in this paper.Compared with the concept of entropy generation,the concept of entransy loss and the corresponding T-Q diagram are more suitable for describing the change of the output power of the analyzed turbojet engine no matter if the inner irreversible factors are considered.     

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。