恒温热源内可逆Lenoir循环功率效率特性分析与优化

基于有限时间热力学理论,对恒温热源内可逆Lenoir循环进行功率效率特性分析与优化,得到换热器总热导给定的条件下循环的最大功率和最大效率。结果表明:在给定高、低温侧换热器热导的条件下,循环的功率、效率特性呈现"点"的特征;在高、低温侧换热器热导可优化的条件下,存在最佳的热导分配,使得循环的功率或效率取得最大值。高、低温热源温比增大或换热器总热导增大时,循环的功率、效率都将增大。     

变温热源Lenoir循环功率和效率优化

应用有限时间热力学理论,建立了内可逆变温热源定常流Lenoir热机模型,导出了其功率P和热效率η。通过数值计算,得到了P和η与换热器的热导率分配uL和工质与热源间的热容率匹配Cwf1/CH之间的关系。结果表明:当高温侧换热器热导率UH、低温侧换热器热导率UL给定时,P-η为一个“点”;当uL可优化时,P-uL和η-uL呈类抛物线型变化,即存在热导率分配最优值uL和最大效率点ηmax;随着Cwf1/CH的增大,Pmax-Cwf1/CH呈类抛物线型变化,即存在热容率匹配最优值Cwf1/CH opt,使循环达到二次功率最大值(Pmax)max。     

工质线性变比热时空气标准Lenoir循环热力学分析

考虑实际循环中工质比热随温度变化的特性,建立了工质比热随温度线性变化时的可逆空气标准Lenoir循环模型,运用经典热力学理论和方法,结合数值计算对循环进行热力学分析,得到了循环输出功和压缩比、效率和压缩比以及功与效率之间的特性关系。通过与工质比热恒定时的空气标准Lenoir循环性能进行分析比较,可知工质的线性变比热特性对Lenoir循环的热力学性能有较大的影响。所得结论对该循环的应用有一定指导作用。     

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。     

变温热源条件下内可逆闭式中冷回热布雷顿循环的功率优化

计入工质与高低浊侧换热器、回热器和中冷器的热阻损失以功率为优化目标，借助数值计算，研究了变温热源条件下内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比与总压比的关系；分析了工质与热源间的热容率匹配对双重最大功率的影响。     

闭式内可逆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,以功率为优化目标,对恒温热源条件下内可逆闭式布雷顿循环的高低温侧换热器、回热器和中冷器的热导率以及中间压比的分配进行了优化。借助数值计算,分析了一些主要循环特征参数对最大功率及相应热导率和中间压比分配、双重最大功率的影响。     

燃气轮机中冷循环功率和功率密度优化比较

计入高低温侧换热器和中冷器的热阻损失、压气机和涡轮机中的不可逆压缩和膨胀损失及管路中压力损失,用有限时间热力学方法导出了变温热源条件下不可逆闭式燃气轮机中冷循环功率和功率密度（功率与循环中最大比容之比）的解析式;分别以功率和功率密度为目标,优化了中间压比、高低温侧换热器及中冷器热导率分配,并对结果进行了比较.     

工质非线性变比热时空气标准Lenoir循环性能分析

为了使循环的热力学分析更接近工程实际,建立了工质比热随温度非线性变化时空气标准Lenoir循环模型,应用经典热力学理论和方法研究其功和效率特性。与工质恒比热、工质线性变比热时的空气标准Lenoir循环性能进行分析比较,结果表明工质非线性变比热对循环性能具有较大的影响。     

内可逆闭式Braysson循环单、双、三和四目标优化

基于前人建立的恒温热源内可逆Braysson循环模型,以换热器热导率分配和工质对数温比为优化变量,引入功率、效率、生态学函数和功率密度,应用NSGA-Ⅱ算法对不同目标函数组合完成了多目标优化。分析了最佳热导率分配和最佳工质对数温比与四目标优化时各个目标的关系。通过比较不同优化目标组合时LINMAP、TOPSIS和香农熵3种决策方式的偏差指数,从而得到最佳方案。结果表明,四目标优化时,TOPSIS决策方式所得偏差指数为0.204 0,且为最小,故相比于单、二和三目标优化,四目标优化方案最佳。     

具有等熵压缩,膨胀过程的闭式燃气轮机回热循环有限时间热力学性能

本文研究恒温和变温热源条件下具有等熵压缩、膨胀过程的闭式燃气轮机回热循环有限时间热力 学性能，导出两种情况下的功率输出和热效率与循环压比间的关系，由此可得最佳功率、效率特性。对于给定的热源条件，回热对循环功率有很大影响，这一结论与经典的分析明显不同。分析中计入了工质与高，低温热源间换热器和回热器的热阻损失，当不计高、低温侧换热器的热阻损失时，本文结果与经典结论一致。     

具有热阻和热漏的联合普适和朗肯热机循环性能分析

用有限时间热力学的方法分析联合循环, 导出了存在热阻和热漏损失时,由两个绝热过程、一个加热过程和一个放热过程组成的空气标准普适循环和郎肯循环组成的联合动力循环的性能特性,并由数值计算分析了热阻和热漏对联合循环的输出功率和效率的影响,所得结果包含了顶循环为Carnot、 Otto、 Brayton、 Diesel、 Atkinson和 Braysson循环时联合循环的特性.当热源温度和工质流量相同时,联合热机的最佳功率、效率以及工作范围关系:Carnot和Rankine>Brayton和Rankine>Otto和Rankine;相同条件下如果换热器热导率为定值,联合热机的最佳功率、效率关系:Brayson和Rankine> Brayton和Rankine>Diesel和Rankine>Atkinson和Rankine>Otto和Rankine.     

具有等熵压缩、膨胀过程的闭式燃气轮机回热循环有限时间热力学性能

本文研究恒温和变温热源条件下具有等熵压缩、膨胀过程的闭式燃气轮机回热循环有限时间热力学性能，导出两种情况下的功率输出和热效率与循环压比间的关系，由此可得最佳功率、效率特性．对于给定的热源条件，回热对循环功率有很大影响，这一结论与经典的分析明显不同．分析中计入了工质与高、低温热源间换热器和回热器的热阻损失．当不计高、低温侧换热器的热阻损失时，本文结果与经典结论一致．     

工质变比热对内可逆Lenoir循环性能的影响

用有限时间热力学理论和方法分析内可逆Lenoir循环,建立了存在工质变比热和传热损失时的循环模型,由数值计算得到了循环的临界压缩比范围,给出了功与压缩比、效率与压缩比以及功和效率的特性关系,并分析了传热损失和工质变比热对循环性能的影响特点,通过分析可知变比热特性和传热损失对Lenoir循环性能有较大影响,对该循环的应用具有一定指导意义。     

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。     

恒温热源不可逆闭式中冷回热燃气轮机循环的生态学优化

考虑循环过程的内外不可逆性,以生态学函数为目标,优化了总压比和中间压比分配,分析了高低温侧换热器、中冷器和回热器的性能参数对最大生态学函数及其参数的影响,并与以功率为优化目标时的循环性能进行了比较.结果表明:以生态学函数为优化目标时比以功率为优化目标时具有更高的效率,但功率相差不太多,反映了输出功率和效率间的最佳匹配.     

开式简单布雷顿制冷循环热力学优化 2.性能优化

为对开式简单布雷顿制冷循环的热力学性能进行优化,根据本文第一部分建立的热力学模型,采用数值计算的方法,分别给出了空气制冷循环制冷率分析和优化结果,在输入功率、装置总的流通面积和总的热导率约束条件下制冷系数分析和优化的数值计算结果。研究结果表明,存在最佳的压缩机入口压降使制冷循环时的制冷率最大;当给定循环输入功率和装置总尺寸时,存在压缩机最佳入口压降使制冷循环时的制冷系数(制冷率)最大,存在最佳的高低温侧换热器热导率分配使制冷系数最大;最大制冷系数(制冷率)对压缩机压比有最大值。     

高炉余能余热驱动ICR Brayton CHP装置的(火用)性能优化

采用有限时间热力学的思想,建立了高炉余能余热驱动的变温热源不可逆中冷回热(ICR)布雷顿热电联产(CHP)装置模型.以(火用)输出率和炯效率为目标优化了装置的性能,发现回热器对炯性能的影响在所有换热器中是最小的,当给定回热器热导率分配时,分别存在两个最佳的中间压比和两组最佳的高、低温侧和热用户侧换热器以及中冷器的热导率分配使炯输出率和炯效率取得最大值.进一步优化总压比,得到了双重最大(火用)输出率和炯效率.增大高炉余热源入口温度、压力恢复系数、压气机和涡轮机效率有利于提高装置的炯性能,在一定范围内,热用户温度越高越好.最后发现分别存在最佳的工质与热源间的热容率匹配使(火用)输出率和(火用)效率取得三重最大值.     

包含多变过程的Dual-Miller循环有限时间热力学分析

建立了包含多变过程的空气标准Dual-Miller循环模型,其中包含2个多变过程、2个加热过程和两个放热过程。应用有限时间热力学理论分析其性能,导出了考虑传热损失时的输出功率、热效率表达式,通过数值计算,获得了循环功率与压缩比,效率与压缩比以及功率与效率之间的特性关系,分析了多变指数和预胀比对循环性能的影响。在特定条件下,所建立的模型可简化为其他不同的循环模型,获得结果具有一定的普适性。     

内可逆闭式布雷顿循环的功率密度优化

以功率密度——循环输出功率与最大比容之比——作为优化目标。用有限时间热力学方法 ,对恒温热源条件下内可逆闭式燃气轮机循环的高、低温侧换热器的热导率分配进行了优化。由数值算例给出了循环的一些主要特征参数对热导率最优分配和最大功率密度的影响 ,以及功率密度最大时的最佳热导率分配与最佳压比之间的对应关系。     

不可逆闭式布雷顿热电联产装置火用经济性能优化

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下不可逆闭式布雷顿联产装置的火用经济性能,导出了利润率及火用效率解析式.利用数值计算方法,以利润率为目标,对热导率分配和压比的选取进行了优化.研究了最优利润率及相应火用效率特性,并分析了各种联产设计参数对联产优化性能的影响.结果表明,对于给定的总热导率,在高温、低温和用户侧换热器之间,存在唯一的最佳热导率分配比和唯一的最佳压比,使得装置的无因次利润率取得最大值;同时存在最佳用户温度.