理想气体有限时间热力学实验平台的搭建与有限时间热力学的前沿研究

与热机有关的热力学循环研究促使了热力学基础理论的建立.目前在应用需求的驱动下,热力学研究从平衡态走向非平衡态,热力学循环理论也从准静态过程走向了有限时间过程,形成了有限时间热力学这一前沿科学领域.但是,在大学阶段的物理教学中热力学领域的实验(特别是热循环及其效率的实验测量)较少.本文详细介绍了基于理想气体的有限时间热力学实验平台,以及如何利用该平台对理想气体的热力学循环进行精确测量.通过该平台可以定量测量热力学循环的功率和效率,检验有限时间热力学的重要理论预言,如不可逆熵产生对时间的反比标度、有限时间卡诺循环的功率与效率的约束,以及最大功率效率与卡诺效率之间的函数关系.该有限时间热力学实验平台可以推广到大学物理实验教学,促进热力学实验教学的升级.

水冷多联管热管系统的有限时间热力学分析与优化

采用有限时间热力学、㶲方法分析了水冷多联热管系统(MSHPS)。计算结果表明,IT服务器应该集中安排在1.3m以下的位置。CDU在6s的时间内具有约74J的传热量。最佳流量时CDU的速率为0.82kg/s。计算了免费冷却时间,部分免费冷却时间。并分析了中国主要城市的节能潜力从61%到25%。研究结果对其他管网系统实际应用具有重要意义。

有限时间热力学理论和应用的发展现状

回顾了有限时间热力学的发展史，从物理学和工程学两个角度全面评述了其理论和应用研究发展现状，重点介绍了有限时间和／或有限尺寸约束条件下热力过程和装置的性能优化问题，指出了广义热力学优化将是其发展方向。

一类不可逆热泵的有限时间热力学性能

一类不可逆热泵的有限时间热力学性能孙丰瑞，陈林根，龚建政，陈文振，赖锡棉（海军工程学院基础部，三系武汉４３００３３）关键词：有限时间热力学，热泵，导热规律。ＦＩＮＩＴＥＴＩＭＥＴＨＥＲＭＯＤＹＮＡＭＩＣＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＡＣＬＡＳＳＯＦＩＲＲ...

蒸汽压缩式热泵的有限时间热力学分析及优化

基于有限时间热力学理论,在保持无因次制热率RQ为定值的条件下,建立了使得无因次熵产率σs最小的最佳温差分布模型,并分析了热泵机组中用无量纲参数表征的冷热端传热温差x、y,外界高低温热源温差α和冷热端传热性能比β对系统性能的影响.结果表明:在不增加传热温差所造成的不可损失的前提下,可采用增加β的方法来提高制热率,如增大冷凝器面积或传热系数;在冷凝器与蒸发器传热性能及制热率确定的情况下,为减小不可逆损失应提高高温热源温度.

有限时间热力学理论的特征及发展中几个重要标志

有限时间热力学是经典热力学的延伸和推广 ,是现代热力学理论的一个新分支 .主要研究非平衡系统在有限时间中能流和熵流的规律 .它既不同于 2 0世纪 30年代建立起来的不可逆热力学 ,又不同于工程热力学 ,有它自己鲜明的理论特征 .现已广泛地应用于物理、化学和工程热物理等许多学科领域 ,建立了一系列相应的新理论 .在有限时间热力学的发展过程中 ,内可逆卡诺循环模型、最大功率输出时的效率、基本优化关系、内可逆循环统一理论、不可逆循环理论等方面的研究起到了极其重要的作用 .文中还结合相关的问题简述我们组在有限时间热力学研究中所做的部分工作和特色 .

两级热电制冷机的有限时间热力学分析

建立了考虑外部传热影响的两级半导体热电制冷机模型 ,用有限时间热力学对牛顿传热规律下两级半导体热电制冷机的性能进行分析 ,导出了制冷率、制冷系数与工作电流的一般关系式 ,得到了两侧换热器的最优面积分配和热电单元数的最优分配 ,并分析了多种因素对其性能的影响。

直接冷却高温超导电流引线的有限时间热力学分析

用有限时间热力学最小熵产率的方法对连续冷却电流引线进行优化 ,比较高温超导电流引线连续冷却和冷端冷却两种直接冷却方式。优化后的连续冷却电流引线上热流量随温度的降低而减小 ,温度在高温段变化较快 ,熵产率小。冷端冷却时在整个引线上热流量分布相同 ,温度在低温端变化较明显 ,熵产率较大。优化后的连续冷却方式比冷端冷却方式合理。

有限时间热力学研究的一些进展

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 .

传热传质过程和设备的有限时间热力学优化

阐明了有限时间热力学优化对传热传质过程和设备的重要意义,从物理学和工程学两个角度综述了传热传质过程和设备的热力学优化研究现状。从优化方法(数值优化和最优控制理论)、优化目标(最小熵产生、最小平均耗热(功)量、最大生产率、最大效率)、优化结果等几个方面重点介绍了蒸馏与分离过程理论循环和工程循环、化学反应器的性能优化问题,探讨了传热传质过程和设备热力学优化的发展趋势,指出了具有完全可控换热器、序接换热器以及综合了热机的换热器网络的非绝热蒸馏是近期非绝热蒸馏热力学优化研究的主要发展方向。

核动力蒸汽装置性能分析和优化的三种有限时间热力学方法

提出了三种分析实际动力装置性能的有限时间热力学方法：一是基于克氏微循环的功率、效率全息谱，将实际循环采用克氏分割法进行分析、优化；二是直接导出变温热源循环的总体特征参数，建立全息谱进行分析、优化；三是考虑实际循环工质性质寻找工质最佳工作温度，代替前两种方法中的理论最佳值．其中方法一、二均基于卡诺循环得到理论结果并作修正后加以应用，理论结果本身就为最佳点．本文用这三种方法对实际核动力一回路蒸汽轮机循环进行了分析和优化。

燃气轮机循环有限时间热力学分析:理论和应用

在简要回顾有限时间热力学理论的发展历史并分析其发展趋势的基础上 。

有限时间热力学研究新进展

在有限时间内发生的带有热现象的过程,在有限时间内运行的带有热现象的装置与系统,都是有限时间热力学研究的对象。这门新学科甚至还研究动、植物(在有限时间内)的生命过程和新陈代谢过程。

一类两热源不可逆循环的有限时间热力学性能

一类两热源不可逆循环的有限时间热力学性能有限时间热力学￣［１～］研究的基本模型为仅考虑热阻损失的内可逆循环，且以牛顿定律系统为主要对象。本文基于一类较为普遍的导热规律ｑ∝△（Ｔ￣ｎ），研究得到存在热阻和热漏损失的不可逆热机、制冷机和热泵的统一的有限时...

联合制冷循环的有限时间热力学

研究由两个内可逆卡诺制冷循环构成的无中间热源的联合制冷循环有限时间热力学最优性能。基于一类较为普遍的物理模型，导出其制冷量与制冷系数间的基本关系，再根据活塞式模型循环和定常流模型循环的基本特征，得到两种模型联合到冷循环的最佳制冷率密度与制冷系数间的关系。对前者，与前人所得结果相同；对后者，获得了一些新的有意义的结论。有关结果还可推广到由两个以上制冷循环构成的联合制令循环。

存在热漏时联合动力装置的有限时间热力学分析

研究了存在热漏时由两个卡诺热机构成的无中间热源联合动力装置的有限时间热力学性能 ,导出了非定常流模型联合动力装置的功率和效率间的基本关系 。

燃气轮机循环有限时间热力学研究新进展

在概述有限时间热力学理论产生和发展的基础上,着重介绍了运用该理论对闭、开式燃气轮机简单和复杂循环以及燃气轮机热电和热电冷联产循环性能进行热力学分析和优化的最新研究进展。指出了由于有限时间热力学理论进一步充分考虑了实际装置中的不可逆性,因此得到的循环最优性能是综合最佳的,同时也发现了一些与经典热力学理论研究不同的新结果。

有限时间热力学中不可逆卡诺热机

对几种不可逆卡诺热机模型作了述评，并提出一种新的不可逆卡诺热机模型。此外，还强调了有限时间热力学中研究不可逆热机时，必须考虑不可逆性对功率的影响。

两级热电热泵的有限时间热力学分析

建立了考虑外部传热影响的两级半导体热电热泵模型 ,用有限时间热力学对牛顿传热规律下两级半导体热电热泵的性能进行分析 ,导出了供热率、供热系数与工作电流的一般关系式 ,得到了热电单元数的最优分配 ,并分析了多种因素对其性能的影响。

两级热电热机的有限时间热力学分析

建立了考虑外部传热影响的两级半导体热电热机模型,用有限时间热力学对牛顿传热规律下两级半导体热电热机的性能进行分析,导出了功率、效率与工作电流的一般关系式,得到了两侧换热器的最优面积分配和热电单元数的最优分配,并分析了多种因素对其性能的影响。