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。     

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。     

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。     

基于系统动力学的烧结工序铁素流动态特性分析

运用系统动力学原理,采用因果关系和存量流量分析方法,在相对宏观的层面构建了钢铁生产过程烧结工序的铁素流动态模型。仿真结果准确,验证了系统动力学原理应用于钢铁生产流程研究的适用性及建模仿真的有效性。计算表明:烧结矿铁素流随时间的增加而不断增大,然后逐渐趋于稳定,且烧结矿铁素流在烧结初始时段增加速度最快;返回铁素流波动越大,烧结矿铁素流、损失铁素流和烧结机铁素重新达到输出稳定状态所需时间越长。     

实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能-Ⅱ．热导率分配与压比优化

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能,导出了利润率及烟效率解析式。利用数值计算方法,以利润率为目标,对热导率的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。     

广义不可逆联合热泵循环有限时间炯经济性分析与优化

研究了存在热阻、热漏和内不可逆性的广义不可逆联合热泵循环有限时间火用经济性能,导出了在线性传热定律下循环最佳利润率和最佳供热系数的解析式以及二者的优化关系,并用数值算例对比分析了热漏、内不可逆性和价格比对利润率和火用经济性能界限的影响。广义不可逆联合热泵循环的有限时间火用经济学性能界限通过价格比与有限时间热力学性能界限和经典热力学限建立联系。结果对于实际联合热泵确定设计参数,判定工况是否处于最优经济状态有一定的指导作用。     

线性唯象传热规律下广义不可逆卡诺热机生态学性能系数优化

以反映热机循环输出功率和火用损失率之比的生态学性能系数(ECOP)为目标,用有限时间热力学理论和方法研究广义不可逆卡诺热机的循环性能。导出了线性唯象传热规律(Q∝Δ(T-1))下ECOP的解析式,通过数值计算分析了各种目标极值条件下ECOP与循环功率、效率、熵产率、生态学函数E之间的关系,主要研究了热源温比对最优性能的影响。     

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。     

内可逆空气制冷机制冷率密度分析与优化

以制冷率密度作为热力性能目标,对内逆空气制冷机进行分析与优化,得到了不同于以制冷率为目标的优化结果,并由数值计算分析了压比和热导率分配对制冷率密度的影响特点。