回热式布雷顿制冷循环的性能优化

基于回热式不可逆布雷顿制冷循环模型，导出循环的制冷率、性能系数和输入功率等一些重要性能参数的一般表达式及制冷率和性能系数之间优化关系所满足的方程，研究回热和各种不可逆性对其优化性能的影响，讨论了循环的优化运行区间及其性能界限，确定了最佳传热面积。通过数值计算分析了设计参数对循环的制冷率、性能系数和输入功率的影响。     

一类回热式布雷顿制冷循环的有限时间热力学性能

研究了恒温热源条件下具有等熵压缩、膨胀过程的闭式回热式布雷顿制冷循环的有限时间热力学性能。导出循环制冷率、制冷系数与循环压比的关系，由此得到最佳制冷率、制冷系数的特性。     

内可逆闭式中冷回热布雷顿循环功率效率特性

应用有限时间热力学的方法分析了恒温热源条件下内可逆闭式中冷回热布雷顿循环的无因次功率和效率特性．导出了无因次功率及效率的解析式．通过数值计算，得到了分别对应于循环功率和效率的最佳中间压比分配，并研究了中冷度、回热度以及高低温侧换热器有效度对循环性能的影响．     

基于燃机废热的超临界二氧化碳布雷顿循环的热力学分析

目的:研究超临界二氧化碳(SCO_2)布雷顿循环布局对回收燃机废热性能的影响。方法:利用Aspen plus软件建立SCO_2布雷顿循环模型,将某F级天然气燃气轮机排气废热作为热源,采用序列二次规划(SQP)优化方法来获得最优系统参数优化。结果:以简单回热循环为基准,间冷循环利用SCO_2的流体特点降低压缩功和初始吸热温度,提升了13.76%净输出功;再压缩循环不能带来净输出功的增加,退化为简单回热循环;双级回热循环利用其分流和多回热器的特点,具有最高的净输出功,较简单循环提升37.21%。结论:通过优化SCO_2布雷顿循环的布局,能够有效提升废热利用率、循环效率和净输出功率。     

磁布雷顿制冷机优化循环性能及参数设计

基于统计力学和磁工质的热力学性质,建立磁布雷顿制冷机循环新模型,探索热漏、有限速率热传导,绝热过程不可逆性和绝热时间等对循环性能的影响,应用对数平均温差及热力学分析方法,导出制冷率、性能系数的数学表式,并应用数值方法分析、评估磁布雷顿制冷循环的优化性能特性,所得结果为磁制冷机的优化设计和性能改善提供参数设计参考。     

液氮发动机循环分析

新型零排放液氮发动机存在朗肯循环和布雷顿循环两种做功循环方式,为了了解两种循环方式对液氮发动机匹配设计的要求,基于有限时间热力学理论,对比了两种循环对液氮发动机输出功率的影响,研究了液氮发动机在变温热源和恒温冷源之间朗肯循环和布雷顿循环的性能,着重分析了导热率对循环性能及输出功率的影响,为液氮发动机换热器的匹配提供依据.得出换热器的热导率和热容率的匹配决定朗肯循环的最佳循环功率,而与朗肯循环相比布雷顿循环能更好的实现发动机的功率特性的结论.     

内可逆闭式中冷回热布雷顿循环效率优化

以热效率为目标，应用有限时间热力学的方法优化了恒温热源务件下内可逆闭式中冷回热布雷顿循环的中间压比分配和高低温侧换热器、中冷器及回热器热导率分配．得到循环最大热效率．进一步对总压比优化，可以得到双重最大效率．通过数值计算，研究了一些重要参数对循环优化结果的影响．     

空气制冷机非稳态降温特性研究

以逆布雷顿回冷循环为实验流程，对实验工况下的空气制冷机非稳态降温特性进行了实验研究。建立了回冷空气制冷机非稳态数学模型，经与实验结果对比，验证了所建数学模型的合理性及实用性。研究结果为以后小型空气制冷机系统的开发和应用奠定了良好的基础。     

逆布雷顿(Reverse-Brayton)循环空气制冷机系统试验台的建立

采用逆布雷顿循环的空气制冷机在普冷和深冷领域得越来越广泛地应用。而且随着国际上对ＣＦＳｓ工质的限制,对环境无污染的空气制冷机具有更加广泛的应用前景。同时,对逆布雷顿循环低温制冷机的研究有利于空间和宇航制冷技术的发展。为了更好地对逆布雷顿循环制冷系统的性能进行研究,西安交通大学低温工程研究所搭字逆布雷顿循环的空气制冷机多功能试验台,可对透平膨胀机、换热器和制冷系统的性能进行试验研究,并可采用不同的工     

小型逆布雷顿低温空气制冷机的初步实验研究

近年来,采用逆布雷顿循环的低温制冷机以其效率高、可靠性好、降温速度快、制冷范围广等特性得到广泛关注。本文搭建了一套逆布雷顿低温空气制冷机综合性能实验台,该实验台分为气源部分、制冷部分和性能测试部分。在实验台上可以进行系统降温、透平膨胀机热力及机械性能、回热器传热传质及食品冻结特性等的综合研究。这些研究可为氢、氦等逆布雷顿低温制冷机的研究提供借鉴。对透平膨胀机在常温下的热力性能进行了初步的实验研究,在膨胀比为2.15的情况下膨胀机出口温度2 min内下降33℃以上。其中,自主研发设计的透平膨胀机主轴轴径为10.00 mm,采用波箔箔片轴承支承、最高转速达到278 kr/min,等熵效率达65.5%。实验结果表明,该逆布雷顿低温空气制冷机具有优良的热力性能和降温特性,为后续的相关研究奠定了基础。     

Performance characteristics of an irreversible magnetic Brayton refrigeration cycle

Based on the thermodynamic properties of a paramagnetic salt, an irreversible model of the magnetic Brayton refrigeration cycle is established, in which the working substance is a special paramagnetic material. The expressions of the important performance parameters, such as the coefficient of performance, refrigeration load and work input, are derived. Moreover, the optimal performance parameters are obtained at the maximum coefficient of performance. The results obtained here may include the ones of the magnetic Brayton refrigeration cycle using the magnetic material obeyed the Curie law as the working substance, the magnetic Brayton refrigeration cycle without regeneration and the eversible magnetic Brayton refrigeration cycle. Therefore, the results obtained here have general significance and will be helpful to deeply understand the performance of a magnetic Brayton refrigeration cycle.     

Performance characteristics of an irreversible regenerative magnetic Brayton refrigeration cycle using Gd0.74Tb0.26 as the working substance

The cycle model of an irreversible regenerative magnetic Brayton refrigerator using Gd_0.74Tb_0.26 as the working substance is established. Based on the experimental characteristics of iso-field heat capacities of the material Gd_0.74Tb_0.26 at 0 T and 2 T, the corresponding iso-field entropies are calculated and the thermodynamic performance of an irreversible regenerative magnetic Brayton refrigeration cycle is investigated. The effects of the irreversibilities in the two adiabatic processes and non-perfect regenerative process of the magnetic Brayton refrigeration cycle on the cooling quantity, the heat quantity released to the hot reservoir, the net cooling quantity and the coefficient of performance are discussed in detail. Some significant results are obtained.     

费米气体布雷顿制冷循环的性能分析

基于理想费米气体的状态方程，建立以理想费米气体^3He为工质的布雷顿制冷循环模型，导出循环的输入功、制冷系数和制冷量等重要参数的普遍表达式。对几种有趣的情况作了详细的讨论。确定了布雷顿制冷循环正常运行的压强比界限。     

变温热源不可逆布雷顿制冷循环制冷率和制冷系数优化

用有限时间热力学方法分析变温热源不可逆简单布雷顿制冷循环的特性,分别以制冷率和制冷系数为优化目标,优化了循环中换热器的热导分配以及工质和热源间的热容率匹配,并采用数值计算分析了压比、换热器总热导、压缩机和膨胀机效率、工质热容率等参数对最优制冷率和制冷系数的影响特点.所得结果对工程制冷系统设计有一定的指导意义.     

包含五种循环的普适定常流内可逆制冷循环最优性能

用有限时间热力学方法分析了一类普适定常流内可逆制冷机循环,导出了存在传热损失时,由一个吸热过程、一个放热过程和两个绝热过程组成的一类普适的定常流内可逆制冷机循环的制冷率、制冷系数、(火用)损失率、(火用)输出率和生态学性能,并由数值计算分析了循环过程对循环性能的影响特点.所得结果包含了内可逆Carnot、Diesel、Otto、Atkinson和Brayton制冷循环的特性.     

不可逆布雷顿制冷循环的性能优化

基于不可逆布雷顿制冷循环模型,导出循环制冷率和性能系数之间优化关系所应满足的方程,利用数值解,研究内不可逆性和传热不可逆性对优化性能的影响.讨论了循环的各种优化性能,所得结果对实际制冷系统的优化设计有一定的指导意义.     

磁布雷顿制冷循环性能的优化分析

基于统计力学的性质推导出了顺磁系统的热力学关系,并构建了以满足居里定律的顺磁材料为工作物质的一般磁布雷顿制冷循环模型。研究了内不可逆性和传热不可逆性对循环优化性能的影响。根据该循环模型,推导出了循环的各种优化关系并深刻讨论了循环的性能特性,所得结果将有助于实际的磁制冷机的优化设计和应用。     

普适定常流内可逆制冷机循环模型的炯经济性能优化

用有限时间热力学方法分析工作在恒温热源TH、TL之间内可逆普适制冷机循环模型的炯经济性能，导出循环利润率与工质温比、制冷系数与工质温比的关系式，和利润率与制冷系数的特性关系。所得结果包含了内可逆Carnot、Diesel、Otto、Atkinson和Brayton制冷循环的有限时间炯经济性能。