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。

基于NSGA-Ⅱ算法的变温热源内可逆简单MCBC的性能优化

基于前人所建立的变温热源内可逆简单等温加热修正的闭式布雷顿循环(modified closed Brayton cycle,MCBC)模型,分析了压气机压比等参数对循环性能的影响。分别以无因次功率和无因次生态学函数为优化目标,以压比和各个换热器的热导率分配为优化变量,对变温热源内可逆简单MCBC进行单目标优化。最后基于NSGA-Ⅱ算法,以无因次功率、热效率和无因次生态学函数为优化目标,以压比和各个换热器的热导率分配为优化变量,对变温热源内可逆简单MCBC进行多目标优化,并分析了相关参数的灵敏度。结果表明:常规燃烧室(regular combustion chamber,RCC)和收敛型燃烧室(converging combustion chamber,CCC)外侧流体的入口温比对单目标优化结果的影响存在着明显的相互关系;与单目标优化得到的结果相比,多目标优化得到的最优解对应的偏差指数更小,其中通过香农熵决策得到的偏差指数最小;优化变量变化±10%对最优无因次功率、最优热效率、最优无因次生态学函数及其对应的等温压降比的影响很小,其变化范围均不超过5%。