太阳能热泵供暖系统的热经济性分析

基于有限时间热力学理论和集热器线性热损失模型,建立了太阳能热泵供暖系统的热力学模型,并对该系统进行了热经济分析.研究在给定供热率和初投资的约束条件下,以系统的供热系数COHF,作为热经济性目标函数,得出了在目标函数取最大时系统最佳的运行性能系数和设计参数.同时还研究了初投资对系统运行以及设计参数的影响,得出了对应给定供热率系统的最佳初投资及其相应的设计参数.     

空调用热泵系统热力学和热经济优化

为了使空调用压缩式热泵各组成部件有效地，可靠地和经济地组合起来，应综合考虑其制热与制冷两种功能，分别采用热力学效率优化和热经济优化方法对热泵系统进行了分析优化研究，指出以最大热力学效率作为目标函数的热泵系统最优化问题是一个多目标函数最优化问题，必须结合使用情况使制冷与制热相互协调，才能取得整体最优方案。热经济优化综合考虑制热制冷能耗与初投资的影响，可为空计用热泵系统设计提供指导。     

基于改进粒子群算法的中深层地源热泵供暖系统运行优化

构建变工况运行且包含蓄热装置的中深层地源热泵供暖系统,基于改进粒子群算法,分别以运行费用、系统COP和地热能利用系数为目标函数对系统运行进行优化,并对优化结果进行比较和分析。结果表明：对应目标函数优化后的运行费用、系统COP和地热能利用系数分别为279.27元、6.4420和0.8527。以系统COP为目标函数的优化效果与运行费用相反,而与地热能利用系数相近。     

基于遗传算法和Aspen Plus的二级自动复叠制冷系统建模分析和优化

采用Aspen Plus中的序贯模块法撕裂物流,模拟二级自动复叠系统。理论分析采用Visual Basic for Application(VBA)编写遗传算法,通过ActiveX技术将VBA与Aspen Plus进行对接,通过改进的自适应度遗传算法对循环进行寻优,将循环的热力学完善度作为目标函数,并引入惩罚函数得到适应度函数;优化了不同蒸发温度、冷凝温度、压缩机压比下循环在热力学完善度最高时的制冷工质配比,为实际自动复叠制冷系统设计和制冷剂充注提供理论数据。仿真生成了蒸发冷凝器温度与换热量曲线,发现最优时第一级蒸发冷凝器传热窄点在热流体出口处,而第二级蒸发冷凝器传热窄点在换热器中部和热流体出口处。     

广义不可逆布雷逊热机的生态学性能优化

应用有限时间热力学方法和生态学优化准则对不可逆布雷逊热机循环的各种性能参数进行优化,导出了服从牛顿传热规律并考虑热阻、热漏和内不可逆性的布雷逊热机循环在生态学目标函数最大时输出功率和效率的表达式。讨论了热漏、内不可逆性对该热机各种性能参数的影响,同时还比较了最大输出功率和最大生态学目标函数下该热机各种优化性能参数间的关系。所得结果给实际热机的优化设计提供了理论依据。     

直接空冷系统优化及参数敏感性分析

按热力学和热经济学原理,给出了直接空冷系统的优化参数和优化目标函数,并对某600MW直接空冷机组进行优化设计分析,参考运行机组的数据计算出了优化结果。对相关变量进行了敏感性分析,所得曲线表明了选取的设计变量和所得优化结果的合理性,而两个经济性参数的敏感性分析表明电价Pe对优化结果影响较大,因此,电价Pe的定值必须合理。     

压缩空气储能系统分析及多目标优化

为解决压缩空气储能系统热力学性能与经济学性能相互制约的问题,本文同时考虑热力学性能与经济学性能对系统进行优化.首先建立了系统的热力学模型和经济学模型,研究了关键节点参数对系统性能的影响规律,在此基础上以热力学评价指标能量效率和经济性评价指标单位能量成本为目标函数对系统进行多目标优化.研究结果表明:增大膨胀比、提高透平入口温度能够提高系统效率、降低发电成本;系统最佳运行工况条件下,能量效率可达55.12％,单位能量成本为396.60$/kW.     

船舶余热动力回收系统热力学参数及余热锅炉结构参数优化

本文对船舶余热动力回收系统分别以最小初投资和锅炉最小传热面积作为目标函数,针对三种不同管形和两种不同管子排列形式的锅炉结构进行了热力学参数及锅炉结构参数优化,并且同实例进行了比较,提出了更为合理的热力学及锅炉结构参数。     

两种AA-CAES+CSP系统的热经济性研究

为解决传统耦合太阳能辅热的先进绝热压缩空气储能（AA-CAES+CSP）系统热能损失大的问题,提出其释能过程的改进方案。从热力学和经济学角度对改进前后的系统性能进行比较分析。结果表明,改进系统的热、冷能性能系数及年利润率显著提高。同时,进行参数敏感性分析,结果表明：集热温度升高,改进系统的冷能性能系数下降,两系统其他指标上升;储气室压差越大,系统年利润率越高,而其他指标越低;压缩/膨胀功率增大,年利润率减小,而其他指标增大。此外,以循环效率和年利润率为目标函数,采用灰狼算法对系统进行多目标优化,设置较高集热温度、压缩/膨胀功率和较低储气室压比时,更易获得最佳系统性能。     

热力循环的特性函数

在热力循环理论中引入了"热流体"。热流体由温度、焓和熵等核心热力学参数来描述,证明了热力循环新函数-工质实际作功能力函数的存在性和回路作功能力原理的正确性,在热力学基本定律和不可逆多能级热力循环理论之间建立了新的联系。给出了新的热力循环特性函数的解析式,并对公式中各项的物理意义进行了详细阐述。将跨能级独立蒸汽冷却器当作辅助循环来处理,无需另外推导公式。工质实际作功能力等同于机械功,其价格恒等于功的价格,用工质实际作功能力概念来建立新的总能系统统一性评价体系,可避开方法中的定价难题。     

Entropy Generation in a Heat Exchanger

The entropy generation (irreversibility) concept founded on the second law of thermodynamics may be applied in heat exchanger analysis. In this paper the quantity termed enthalpy exchange irreversibility norm (EEIN) is the measure of the internal heat exchanger irreversibilities. The behavior of EEIN as a function of the heat exchanger thermal size is discussed for an arbitrary flow arrangement and more precisely for two characteristic limiting cases: cocurrent and countercurrent heat exchangers.     

内可逆四热源吸收式制冷循环的热经济性能优化

应用内可逆四热源吸收式制冷循环模型，分析吸收式制冷机受传热不可逆性影响时的热经济性能。在牛顿传热定律下，导出了循环的最佳热经济性目标和制冷系数的基本优化关系和最大热经济性目标及相应的制冷系数与比制冷率；通过数值算例，得出循环参数对循环的热经济性目标、制冷系数和比制冷率的影响关系。     

不可逆中冷焦耳_布雷顿功热并供系统火用分析

运用热力学火用分析的方法,分别考虑了高低温侧换热器、热回收装置侧换热器和中冷器的热阻损失,以及压缩机和涡轮机中的内不可逆损失,以无因次总输出火用和火用效率为目标函数,借助数值分析的方法,研究了恒温热源条件下不可逆中冷焦耳—布雷顿功热并供系统的火用性能,分析了主要特征参数对无因次总输出火用及火用效率的影响。分析结果表明,当中间压比不变而总压比变化时,存在一组最佳运行参数,使无因次总输出火用达到最大,还存在最大的总输出火用和火用效率以及相对应的一组最佳运行参数。提高中冷器换热有效度可以增加无因次总输出火用和火用效率。     

汽液相变系统的平衡稳定性分析

以非平衡热力学理论为基础,通过引入可用能这个汽液相变换热过程的一个重要的功势函数,对汽液相变系统的可用能进行了分析,得到了汽液相变系统的可用能变化的计算式,并以此为判据来分析汽液相变系统的稳定性,得到了汽液相变系统的相平衡条件、力学稳定性条件和热稳定性条件。并给出了有关物理意义;定义了汽液相变时的汽、液相的力稳边际曲线。结果表明,汽液相变系统的力稳条件不同于简单可压缩单相系统的力稳条件,相变力稳边际曲线是相变时不可逾越的界限。     

回收氯碱蒸发工段废热的开式吸收式热泵的热力学性能分析

提出了一种用于回收氯碱蒸发工段废热的吸收式热泵的开式组合方式(open absorption heat pump，OAHP)，推导了OAHP的理想循环效率COPrev的表达式，并通过计算机模型研究了这种开式吸收式热泵的热力学性能，分析了在不同操作条件下，热力学性能变化的原因。     

Thermodynamically consistent description of heat conduction with finite speed of heat propagation

In this work, governing equations for heat conduction with finite speed of heat propagation are derived directly from classical thermodynamics. For a one-dimensional flow of heat, the developed governing equation is linear and of parabolic type. In a three dimensional case, the system of nonlinear equations is formulated.Analytical solutions of the equations for one-dimensional flow of heat are obtained, and their analysis shows characteristic features of heat propagation with finite speed, being fully consistent with classical thermodynamics.     

竖管内空气强迫与自然对流换热实验

对竖直圆管内空气强迫对流换热与自然对流换热进行了实验，从量级上表明了两者的不同，由实验得到了用雷诺数表示的自然对流换热关联式，与现有的大空间自然对流换热公式作了比较。     

汽液相变换热过程唯象系数的计算

基于非平衡热力学理论,导出了汽液相变过程化学势的变化及汽泡临界半径的计算式;在此基础上。提出用唯象系数表征相变换热过程的强度。给出了相变换热过程的唯象系数的计算式并进行了数值计算;讨论了相变过程的推动力和汽泡半径等参数对相变过程唯象系数的影响。     

Development of preheating methodology for a 5 kW HT-PEMFC system

Compared to the low-temperature proton exchange membrane fuel cell (LT-PEMFC) system, the high-temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) system has a simple balance of plant (BOP) configuration and high heat recovery efficiency. However, to commercialize this system, the start-up time should be shortened. This study aims to develop a preheating methodology for the 5 kW HT-PEMFC system, which is the target system. The entire start-up time of this system is dominated by the warm-up time of the stack among various other system components. An advanced preheating method was experimentally verified by combining three heating methods of the stack: coolant heating, reaction heating, and air heating. Additionally, considering the power consumption of the target system, a method to reduce the warm-up time was proposed. Ultimately, we found that the combined coolant and reaction heating method was the best. Furthermore, a case study revealed that using an oil heater with variable heating capacity on the target system can reduce the start-up time by 23% compared to a fixed capacity heater.     

热泵系统性能评价方法的探讨

基于热力学第一定律,反映热泵能量数量关系的性能指标-供热系数,在用于评价热泵系统节能效益及对热泵系统进行可行性评价的问题上,存在一定的局限性。本文对这一问题进行了分析。在此基础上,根据热力学第二定律,提出了以热泵系统单位火用损供热率作为其性能评价指标的思想。以此作为热泵系统的性能评价指标,更科学、更客观。