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。

工质线性变比热内可逆矩形循环功率密度和有效功率特性

应用有限时间热力学理论基于已有文献建立的模型,以功率密度和有效功率为优化目标,分析工质比热随温度线性变化条件下,存在传热损失的内可逆矩形循环性能特性,得到循环无因次功率密度P_(d)、无因次有效功率W_(ep)与循环膨胀比γ和效率η之间的关系。结果表明,循环P_(d)-γ和W_(ep)-γ关系曲线均为类抛物线型,P_(d)-η和W_(ep)-η关系曲线均为扭叶型;热机在最大功率密度工作点的效率小于在最大功率工作点的效率,在最大功率密度工作点的热机能够拥有更小的尺寸参数;热机在最大有效功率工作点的效率大于在最大功率工作点的效率。

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(σP和ση)使循环P、η分别达到最大值(Pmax和ηmax);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,Pmax、σP、ηmax和ση均增加;随着B的增加,ηP和ηmax均减小。

内可逆矩形循环功率密度特性

用有限时间热力学理论,以功率密度(循环输出功率与最大比容之比)为优化目标,分析了存在传热损失时内可逆空气标准矩形循环的性能特性,导出了循环功率密度与循环膨胀比和效率的关系,通过数值计算给出了传热损失以及循环中各参数对功率密度特性的影响。所得结果表明,功率密度与循环膨胀比的关系曲线为类抛物线型,功率密度与循环效率的关系曲线是扭叶型,热机在最大功率密度时的效率虽然小于最大功率时的效率,但最大功率密度下的热机尺寸参数更小。

磁流体动力循环有效功率优化

以有效功率作为目标函数,基于已有研究建立的磁流体动力(MHD)循环模型,应用有限时间热力学理论,研究其最优性能。导出恒温热源条件下MHD循环的有效功率表达式,分析循环参数对有效功率性能的影响,比较最大有效功率和最大输出功率两种目标函数下循环的性能差异。结果表明,当MHD发电机和压缩机效率ηc=ηe=1时,有效功率与效率之间的关系曲线为类抛物线型。当ηc、ηe均小于1时,有效功率与效率之间的关系曲线呈扭叶型。最大有效功率对应的效率始终大于最大输出功率对应的效率。以最大有效功率为目标优化时,虽然牺牲部分输出功率,但循环效率有较大提高,有效功率目标函数体现了功率与效率的折中。