具有非理想气体工质的内可逆Miller循环功率效率特性

应用有限时间热力学理论,研究非理想气体工质的内可逆Miller循环的最优性能,导出循环功率和效率与压缩比的一般关系。以循环功率和效率为目标函数,分析Miller循环比γM、传热损失系数B、循环最大温比τ和气体自由度d对循环特性的影响,比较非理想气体与理想气体不同比热模型条件下的性能差异。结果显示:随着γM增加,循环最大功率P_(max)和最大效率η_(_(max))增大,P_(max)对应的效率ηP_(max)先增大后减小,P_(max)对应的压缩比γP减小,η_(_(max))对应的压缩比γη先减小后增大;随着B增大,η_(_(max))、ηP_(max)和γη减小;随着τ和d增加,P_(max)、η_(_(max))、ηP_(max)、γP和γη均增大。比热模型对循环性能仅有定量影响,无定性影响;非理想气体比热模型条件下的循环功率和效率最小。

内可逆Ericsson循环最大生态学有效功率性能

应用有限时间热力学分析方法,在已有文献建立的内可逆Ericsson循环模型基础上,以生态学有效功率为目标函数,研究循环的性能特性。通过数值计算,分析参数K/lnr_(p)(K是与回热时间系数有关的变量,rp是压力比)和传热系数对生态学有效功率与效率、温比和功率特性关系的影响,并对比循环在最大生态学有效功率、最大功率、最大有效功率和最大生态学函数条件下的性能差异。结果表明:生态学有效功率与温比和效率呈类抛物线型,生态学有效功率与功率呈扭叶型,循环的最大生态学有效功率及其对应的最优温比和功率随K/lnr_(p)增大或传热系数的降低而减小;以生态学有效功率为优化目标时牺牲部分输出功率,提高了效率,降低了熵产率,为实际热机性能优化设计提供一种新的方案。

工质线性变比热对内可逆Rallis循环功率效率性能的影响

应用有限时间热力学理论建立工质比热随温度线性变化时内可逆Rallis循环模型,导出循环的功率(P)和效率(η)的解析式。通过数值算例分析循环增压比(λ)、压缩比(ε)、预胀比(ρ)、传热损失(B)和工质比热随温度线性变化系数(k_(1))对P与膨胀比(σ)、η与σ以及P与η特性曲线的影响。结果显示:循环P-σ和η-σ特性曲线为类抛物线型,循环P-η特性曲线为扭叶型;存在最佳的膨胀比σ_(P)和σ_(η),分别使P和η达到最大值(P_(max)和η_(max));随着ε和λ的增大,P_(max)、σ_(P)、η_(max)、σ_(η)、η_(max)对应的功率(P_(η))和P_(max)对应的效率(η_(P))单调递增;随着ρ的增大,P_(max)、η_(max)、σ_(η)和P_(η)单调递增,σ_(P)不变,η_(P)单调递减;随着B和k1的增大,η_(max)和η_(P)单调递减,σ_(η)和P_(η)单调递增。将所得结论与恒比热内可逆Rallis循环的结论进行对比,结果显示:随ρ的增大,σ_(P)不变,恒比热时σ_(P)单调递增;η_(P)单调递减,恒比热时η_(P)单调递增。通过分析可知工质比热变化对Rallis循环性能的影响较为明显,所得结论对该循环的应用有一定参考意义。

具有非理想气体工质的内可逆Dual循环最优性能

基于有限时间热力学理论和前人建立的内可逆Dual循环模型,本文进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的性能进行了研究,推导得到了循环功率和效率的基本优化关系,通过数值计算分析了传热损失系数(B)、预胀比(ρ)、单原子气体自由度(d)和循环最大温比(τ)对循环特性的影响,比较了不同比热模型条件下循环的性能差异.结果表明:随着τ和d增加,循环最大功率(P_(max))、最大效率(η_(max))、最大功率时对应的效率(ηP_(max))、最大功率和最大效率时对应的压缩比(γP)和(γη)均增加;随着B增加,η_(max)、和ηP_(max)均减小,γη不变;随着ρ增大,P_(max)、γP和γη先增大后减小,η_(max)和ηP_(max)增大;比热模型对循环性能不产生定性的影响仅产生定量影响,非理想气体比热模型条件下得到的P_(max)、η_(max)、ηP_(max)、γP和γη最小.本文所得结论对实际热机的设计有一定的参考意义.

非理想气体工质对内可逆Otto循环功率、效率性能的影响

基于有限时间热力学理论和内可逆Otto循环模型,进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的功率和效率性能进行研究。通过数值计算分析比热模型、气体分子自由度d和传热损失B对循环最大功率Po_(t max)、最大效率η_(max)、Po_(t max)对应的最佳压缩比(γopt_(p)和效率ηP、η_(max)对应的最佳压缩比(γopt_(η)和功率Pη的影响。结果显示:循环性能η_(max)、(γopt_(η)和η_(p)随着B的增大而减小;工质比热模型对循环性能不产生定性影响,仅产生定量影响,非理想气体比热模型条件下的循环Po_(t max)、(γopt_(p)、η_(max)、(γopt_(η)、η_(p)和Pη均小于其他两种比热模型;循环性能(Pot)_(max)、(γopt_(p)、η_(max)、(γopt)_(η)、η_(p)和P_(η)随着d的增大而增大。研究结果对内燃机设计具有一定的指导意义。

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。

不可逆量子矩形循环的功率、效率和有效功率分析与优化

应用有限时间热力学理论建立不可逆量子矩形循环模型,循环工质为无数个囚禁于一维无限深势阱中的极端相对论粒子。该循环由两个等势阱力过程、两个等势阱宽度过程组成,考虑工质与热源间的传热和高低温热源之间的热漏损失,导出循环的无量纲功率、热效率和有效功率的表达式,研究其最优性能。结果表明:无量纲功率与热效率的关系曲线呈扭叶形;量子矩形循环的最优工作区间处于最大功率和最高效率之间;随着热漏系数增大,热机的最优设计区间缩小;有效功率与热效率的关系曲线也呈扭叶形;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。

高导热材料非均匀分布对[火积]耗散率最小化矩形单元体构形的影响

应用构形理论和[火积]理论,研究矩形单元构造体内变截面高导热材料的非均匀分布问题,导出构造体内高导热材料非均匀分布时的[火积]耗散率,得到[火积]耗散率最小时高导热材料的最优分布,并采用释放上一级构造体最优约束方法对构造体散热性能开展进一步优化。结果显示:对于一级构造体,各单元体内的高导热材料均匀分布(每个单元体内的高导热材料用量相等)时,其[火积]耗散率最小;随着构造体级数的增加,高导热材料仍为均匀分布时,结果与一级构造体的相同,与最大温差最小时高导热材料非均匀分布的结果不同。通过释放上一级构造体最优约束可以进一步降低构造体[火积]耗散率,如三级矩形单元构造体释放该约束后其[火积]耗散率降低41.93%。理论结果对工程实际散热设计具有一定的理论指导意义。

可逆简单空气制冷循环品质因子优化

本文利用经典热力学理论,以可逆简单空气制冷循环为研究对象,借用有限时间热力学提出的品质因子作为优化目标,通过理论分析和数值计算,推导出了品质因子与影响参数间的解析式.通过优化压比给出了制冷循环的最优性能,分析了循环温比对制冷循环最优性能的影响.结果表明,选用品质因子作为优化目标进行性能优化,存在最佳压比使得品质因子取得最大值,而且优化结果保证了制冷率和制冷系数之间的协调,是一种较优的折衷方案.

电化学酸化池降低海水pH值过程灰色系统模型研究

电化学酸化池降低海水p H值过程中氢离子通过离子交换膜从阳极室进入中间腔的传输过程涉及复杂的电化学、动力学,在缺乏相关信息情况下,电化学酸化池可视为信息不完全的灰色系统。基于灰色系统理论对2种电化学酸化池降低海水p H值过程进行研究,分别建立其灰色GM(1,N)幂模型及其派生GM(1,N,x^((1)))幂模型。结果表明GM(1,N,x^((1)))幂模型模拟结果优于GM(1,N)幂模型结果;电化学酸化池工作时间、电流、电压、电阻均对氢离子传输过程存在影响。所得结果有助于初步理解电化学酸化池运行规律,对进一步建立电化学酸化池降低海水p H值过程氢离子传输理论模型及实际电化学酸化池工作过程的操作具有一定理论指导意义。

不可逆亚临界简单有机朗肯循环功率和效率优化

应用有限时间热力学理论建立了考虑外部热源与循环工质之间的传热损失、内不可逆性损失和循环总换热面积一定时的亚临界简单不可逆有机朗肯循环模型;采用R245fa作为循环工质,由优化换热器面积分配对循环的输出功率和热效率进行了优化,分析了输出功率和热效率之间的关系和工质泵/膨胀机的不可逆性对输出功率和热效率的影响。

变温热源不可逆KCS-34循环的有限时间热力学优化

应用有限时间热力学理论建立了变温热源不可逆KCS-34循环模型,该模型考虑了热源和内部循环工质之间的传热热阻、膨胀机和循环泵的不可逆性、有限热容率热源和有限换热面积;分析了循环工质质量流率、蒸发器出口循环工质干度和冷凝器换热面积比对循环净功率、效率的影响,得到了循环净功率和热效率之间的关系;发现在各部件换热面积一定时,存在最佳的蒸发器出口循环工质干度使得循环效率最大,存在最佳的循环工质质量流率使得循环净功率最大;在蒸发器和冷凝器换热面积变化而总换热面积一定时,存在最佳的冷凝器换热面积比分别使得循环净功率或效率最大。所得结果对KCS-34循环的优化设计有一定的指导意义。

闭式不可逆等温加热修正双布雷顿循环功率与效率特性分析

应用有限时间热力学理论,建立了闭式变温热源不可逆等温加热修正双布雷顿循环模型,推导出循环的无因次功率和效率的解析式。通过数值计算,分析了压气机压比、高低温侧换热器有效度、回热器有效度和燃烧室外侧流体入口温比等特征参数对循环性能的影响。研究结果表明,分别存在一对最优的顶循环压比和底循环压比使循环输出功率和效率取得最大值。提高高低温侧换热器有效度和燃烧室外侧流体入口温比均有利于提高系统输出功率和效率,同时还发现,回热器有效度对该循环功率有影响这一不同于经典热力学结论的新现象。

内可逆Maisotsenko-Diesel循环功率与效率性能分析

应用有限时间热力学理论建立了考虑传热损失的内可逆Maisotsenko-Diesel循环模型,给出了循环功率和效率的计算流程,研究了循环最高温度和注水率等设计参数对循环功率和效率的影响。以功率和热效率为目标,将Maisotsenko-Diesel和Diesel循环进行比较,证明了Maisotsenko-Diesel循环优越的性能特性。研究结果对于Maisotsenko-Diesel内燃机具有一定指导意义。

不可逆单谐振能量选择性电子热机有效功率特性

运用有限时间热力学理论,基于原有不可逆能量选择性电子(ESE)热机模型,研究有效功率最优性能,分析各设计参数对有效功率特性的影响,比较最大有效功率、最大功率和最大效率条件下ESE热机的性能。结果表明,ESE热机的有效功率和效率都会随热漏的增加而减小;选择合适的能量宽度和过滤器通道能量值下限,可以使ESE热机设计于最大有效功率状态;以最大有效功率为优化目标时,可以通过牺牲较小的功率(效率)大幅提高ESE热机的效率(功率);有效功率是功率和效率的折中。

Thermodynamic optimization for a quantum thermoacoustic refrigeration micro-cycle

A model of quantum thermoacoustic refrigeration micro-cycle(QTARMC)is established in which heat leakage is considered.A single particle contained in a one-dimensional harmonic potential well is studied,and the system consists of countless replicas.Each particle is confined in its own potential well,whose occupation probabilities can be expressed by the thermal equilibrium Gibbs distributions.Based on the Schrodinger equation,the expressions of coefficient of performance(COP)and cooling rate for the refrigerator are obtained.Effects of heat leakage on the optimal performance are discussed.The optimal performance region of the refrigeration cycle is obtained by the using ofΩobjective function.The results obtained can enrich the thermoacoustic theory and expand the application of quantum thermodynamics.

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。

单级热电发电机有效功率性能分析和优化

在已有文献建立的单级多单元热电发电机模型基础上,运用有限时间热力学理论,研究热电发电机有效功率最优性能,推导出有效功率表达式。通过数值计算,比较最大有效功率和最大功率条件下,热电发电机的效率,分析热电单元数和高温热源温度对热电发电机有效功率性能的影响。结果表明,最大有效功率下的效率高于最大功率下的效率;热电单元数和高温热源温度对热电发电机有效功率的影响较大,选择合适的热电单元数和高温热源温度能够提高热电发电机的性能。

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。

地铁常规机电节能技术研究与应用

文章以地铁常规机电系统为基础,疏理城市轨道交通在运营过程中的能源消耗,其中地铁机电设备在地铁运营中的能源消耗的比重很大,随着科学技术的发展,研究通风空调专业中使用节能设备、节能材料、节能技术和运转工况的转变和配合实现节能,动力照明专业中实现灯源的定时控制、模式控制和调光功能,节约电能,减少人力物力投入,并分析了节能技术的应用情况及对起到的经济和社会效益,以此做启发,对未来节能技术进行了展望。