内可逆空气制冷机性能的生态学优化

基于[火用]分析的观点，运用有限时间热力学方法对内可逆空气制冷机进行生态学优化，导出了换热器热导最优分配时的最佳制冷功率、熵产率以及生态学（E）目标函数的解析式，进一步求得最大E目标值时的工质等熵温比（压比）界限及相应的制冷系数、制冷功率和熵产率；采用数值计算分析了热源温比、换热器总热导以及高温热源温度和环境温度之比对该制冷机生态学最优性能的影响。结果表明：生态学目标函数不仅反映了[火用]输出率和熵产率之间的最佳折衷，而且也反映了制冷功率和制冷系数之间的最佳折衷。     

普适内可逆热机循环模型及其生态学优化

用有限时间热力学的方法分析了空气标准内可逆热机循环,导出了存在传热损失时,由两个加热过程、一个放热过程和两个绝热过程组成的普适的空气标准内可逆热机循环的功率、效率和生态学性能,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D iese l循环、O tto循环、B rayton循环、A tk inson循环和Dua l循环的特性。     

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。     

内可逆Rallis循环的最优功率和效率性能研究

运用有限时间热力学理论建立存在传热损失的空气标准内可逆Rallis循环模型,导出循环功率(P)和效率(η)的解析式;以P和η为优化目标,将等温过程膨胀比作为优化变量,对循环性能进行优化;分析传热损失(B)、压缩比(ε)、增压比(λ)和预胀比(ρ)对P、η特性的影响。结果表明:内可逆Rallis循环的P、η与等温过程膨胀比的关系曲线均呈类抛物线形,存在最佳膨胀比(σ_P和σ_η)使循环P、η分别达到最大值(P_max和η_max);循环过程的P-η关系曲线呈现过原点的扭叶形;随着ε、λ和ρ的增加,P_max、σ_P、η_max和σ_η均增加;随着B的增加,η_P和η_max均减小。     

内可逆PM循环功率密度最优特性

应用有限时间热力学理论,在内可逆多孔介质(PM)循环模型基础上,将功率密度引入循环最优性能研究中。分析循环温比、传热损失和预胀比对功率密度与压缩比和功率密度与热效率特性曲线的影响,比较最大功率密度和最大功率条件下循环的性能差异。结果表明,无因次功率密度与压缩比特性曲线呈类抛物线型,无因次功率密度与热效率特性曲线呈扭叶型。与以最大功率条件下相比,PM循环拥有更高的效率和更小的尺寸。     

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。     

不可逆往复式Brayton循环性能分析与优化：(2)多目标优化

在第(1)部分导出循环功率密度表达式的基础上,应用NSGA-Ⅱ算法,以循环压缩比为优化变量,引入功率、热效率、功率密度和生态学函数为目标函数,对不可逆往复式Brayton循环进行不同目标组合的单、双、三和四目标优化,并比较了LINMAP、TOPSIS和Shannon Entropy 3种决策方式下多目标优化的结果。结果显示,多目标优化得到的偏差指数小于单目标优化得到的偏差指数,当以■、■和■或■和■为优化目标时,采用TOPSIS决策方式得到的偏差指数为0.130 9;当以■和η为优化目标时,采用LINMAP决策方式得到的偏差指数为0.130 9。这3种优化方案得到的结果偏差远小于单目标优化得到的结果偏差,其设计方案更接近于理想方案。研究结果可为实际热机优化提供参考。     

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。     

闭式变温热源不可逆IFGT循环的生态学优化

计入工质与高、低温侧换热器和回热器的热阻损失、压气机和透平中不可逆压缩和膨胀及管路系统中的压力损失,用有限时间热力学理论和方法,导出了变温热源条件下闭式不可逆外燃式燃气轮机(IFGT,Indirectly Fired Gas Turbine,又称EFGT,Externally Fired Gas Turbine)无因次生态学函数的解析式,通过详细的数值计算,得到了最大生态学函数条件下高、低温侧换热器和回热器的热导率分配及工质和热源间的热容率匹配的全局最优解。     

中冷回热燃气轮机循环换热器热导率最优分配——生态学性能优化

用有限时间热力学方法优化恒温热源条件下闭式中冷回热燃气轮机循环的生态学性能,计入工质与高低温侧换热器、回热器以及中冷器之间的热阻损失、压气机内不可逆压缩和涡轮内部不可逆膨胀损失,导出了循环生态学函数解析式,通过数值计算优化各换热器热导率分配以及中间压比和总压比,得到了循环最优生态学性能.     

普适内可逆热机循环模型的(火用)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之间内可逆普适热机循环模型的经济性能,导出循环利润率与工质温比、热效率与工质温比的关系式;以及利润率和效率的特性关系。所得结果包含了内可逆D iese、lO tto、A tk inson和B rayton循环的有限时间经济性能。     

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。     

等温加热修正Diesel循环及其内可逆特性

提出一种新的Diesel循环,即等温加热修正的Diesel循环,并运用有限时间热力学理论建立内可逆修正Diesel循环模型,导出循环功率与效率、功率与压缩比和效率与压缩比的特性关系,研究循环温比、预胀比和传热损失对循环性能的影响,将修正后的循环性能与传统的Diesel循环性能进行比较。结果显示：循环功率与效率的关系曲线呈扭叶型,而功率与压缩比和效率与压缩比的关系曲线均呈类抛物线型;随着预胀比和循环温比的变大,循环性能明显提升;与传统的Diesel循环相比,修正后的循环性能更优。     

包含6种热机模型的普适内可逆热机循环(火用)经济性能优化

用有限时间热力学方法分析了工作在恒温热源TH、TL之间的普适定常流内可逆热机循环模型的炯经济性能,导出了循环利润率与工质温比、热效率与工质温比的关系式,以及利润率和效率的特性关系,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、Brayton和Dual循环的有限时间炯经济性能。     

具有热阻、热漏和回热损失的不可逆斯特林循环生态学性能系数优化分析研究

利用有限时间热力学分析了具有热阻、热漏和回热损失的不可逆斯特林循环生态学经济性能优化ECOP评判标准,推导了不可逆斯特林循环关于功率输出、效率、经济学函数和ECOP优化分析的数学表达式,利用数字分析以及热漏、回热时间和回热器效率研究上述参数之间的相互关系.研究结果表明:在最大ECOP工作条件下工作的斯特林循环比在最大生...     

广义不可逆布雷森循环生态学性能系数分析

以反映热机循环输出和损失之比的生态学性能系数(ECOP)为目标,用有限时间热力学理论,对广义不可逆布雷森循环进行性能分析。导出了在牛顿传热律下广义不可逆布雷森循环无因次功率、效率、无因次熵产率、无因次生态学函数和生态学性能系数的解析式;并通过数值算例得到它们之间的关系。结果表明,内不可逆性对该热机各种性能参数产生一定的影响,以ECOP为目标优化具有效率较高,熵产率较低的优势。     

包含多变过程的内可逆Otto循环有限时间热力学分析

应用有限时间热力学理论分析了包含多变过程的内可逆Otto循环,由数值计算给出了考虑传热损失时循环输出功与压缩比、效率与压缩比以及输出功与效率的特性关系,分析了多变指数和传热损失对循环性能的影响,通过分析可知多变指数和传热对Otto循环性能有较大影响。计算所得的结果对实际Otto热机的设计和改进有一定的指导意义。