多级热电发电机特性分析与性能优化

基于非平衡热力学理论,建立多级热电发电机的数值分析模型,以数值算例分析其各级热电单元数相同时的基本输出特性,并在热电单元总数一定的约束下,分别以功率和效率为优化目标,优化热电单元在各级间的配置和工作电流。各级热电单元数相同时,一定工作电流下,由高温侧至低温侧,各级温差呈等差递增分布,功率和效率依次增大,分别存在两个最优工作电流对应最大功率和最大效率。当工作温差和Seebeck系数较小时,各级单元数相同可获得最大功率;当温差或Seebeck系数较大时,热电单元数由高温侧至低温侧依次增大且呈等差分布可获得最大功率;对热电发电机各级配置相等数目的热电单元可获得最大效率。     

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。     

开式双轴燃气轮机循环的热力学优化

考虑实际动力装置的尺寸约束,基于有限时间热力学的思想建立了具有压降不可逆性的开式双轴燃气轮机循环模型。在该模型中,工质沿途有八种流阻。这些流动阻力均为模型入口相对压降的函数,控制着循环输出功率等性能参数。导出的性能参数的函数表明,通过改变质量流率(或沿通流路径压力损失)可以使开式双轴燃气轮机循环的热力学性能最优。结果表明,循环最大输出功率对应一个最佳的质量流率(或沿通流路径压力损失),如此也可以确定一个压气机压比的附加最大值。在燃油消耗和装置总尺寸约束条件下,对模型入口和出口之间的流通面积进行优化分配,可以进一步优化循环功率效率。     

水蒸汽性质曲线拟合的优化方法

本文用最优化方法以计算值与表值之差等量加权和最小为目标优化公式中的多项式系数，得到的适用范围和计算精度均优于原公式的水蒸汽性质计算方程。     

内含加热工质的气缸中活塞运动的最优控制

本文讨论了一类活塞有限时间内运动规律的最优控制问题，该活塞设置在含有理想气体工质、伴有泵入热流率ｆ（ｔ）且与一热槽以ｑ∝Δ（Ｔ－１）传热规律耦合的气缸中．求出了在有限时间内获得最大功的活塞最优运动规律，并给出了一些应用实例．     

内可逆联合化学机的最大功率输出

化学机是经由质量流动将化学势差转换成功率的装置。仅考虑有限速率传质不可逆性的内可逆等温化学机是光伏电池、质量交换器、电化学装置等的理论模型．本文用类似分析联合循环热机性能的有限时间热力学方法导出两级内可逆等温化学机串接组成的装置的最大功率输出。本文结果对新能源研究有一定意义。     

热力学优化理论的研究进展

介绍近年来在不可逆热机理论、回热式燃气轮机循环分析、类热机装置分析和广义热力学优化理论研究中的一些进展，并简要阐述其发展方向。     

考虑压降的开式布雷顿CHP装置性能优化

考虑工质在流动过程中的压降不可逆性,建立开式简单布雷顿热电联产装置的有限时间热力学模型。以可用能率、火用输出率、利润率、第一定律效率和火用效率为目标研究装置的性能。通过Matlab数值计算,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优可用能率、火用输出率和利润率,进一步优化压比,得到了最大火用输出率和利润率;在有约束条件下,优化压气机进口相对压降,得到了最优第一定律效率和火用效率,同时得到了各部件最佳的流通面积分配,进一步优化压比,得到了最大第一定律效率和火用效率。研究设计参数对装置最优性能的影响,发现分别存在最佳的供热温度使火用输出率、利润率和火用效率取得双重最大值。通过比较发现按最大火用输出率设计能使装置具有较大的可用能率和较低的压比,按最大利润率设计能使装置具有较大的第一定律效率和火用效率以及较低的燃料和空气消耗。     

线性唯象定律系统太阳能热机和吸收式太阳能热泵的优化

本文导出了工质与热源间传热服从线性唯象定理条件下,太阳能热机在最大效率或最大功率时的最佳工作温度以及吸收式太阳能热泵在最大供热系数和最大供热率时的最佳工作温度,为实际系统的参数选择提供了理论依据。     

普适定常流内可逆制冷机循环模型的(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之间内可逆普适制冷机循环模型的(火用)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(火用)经济性能.