线性唯象传热条件下给定周期的内可逆热机最大功率输出时最优构型

对线性唯象传热条件下给定循环周期的内可逆热机最优构型进行研究,利用最优控制理论得出最大功率输出时热机的最优构型为六分支结构,其中包括两个等温分支和四个最大功率分支,而没有绝热分支。给出各分支过程的时间和热源及工质温度,求出最大功率输出和相应效率。通过计算可知随着高温热源温度的减小,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出、所需输入能量和循环效率都减小。随着汽缸容积变化率的减小,最大功率分支过程时间增加,最大功率输出减小,所需输入能量增加,循环效率减小。随着热导率的减少,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出和所需输入能量减小,循环效率增加。将所得结果与牛顿传热规律下的结果比较可知两种传热规律下的循环最优构型均由两个等温分支和四个最大功率分支组成,且均不包括绝热分支。两种传热规律下的两个等温分支的温度不同,四个最大功率分支的过程路径也不同。两种最优构型对应的各分支过程时间不相同,最大功率输出、所需输入能量和循环效率均不相同。

包含6种热机模型的普适内可逆热机循环经济性能优化

用有限时间热力学方法分析了工作在恒温热源TH、TL之间的普适定常流内可逆热机循环模型的经济性能,导出了循环利润率与工质温比、热效率与工质温比的关系式,以及利润率和效率的特性关系,并由数值计算分析了循环过程对循环性能的影响特点。所得结果包含了内可逆C arnot、D iese l、O tto、A tk inson、B rayton和Dua l循环的有限时间经济性能。

普适内可逆热机循环模型的经济性能优化

用有限时间热力学方法分析工作在恒温热源TH、TL之间内可逆普适热机循环模型的经济性能,导出循环利润率与工质温比、热效率与工质温比的关系式;以及利润率和效率的特性关系。所得结果包含了内可逆D iese、lO tto、A tk inson和B rayton循环的有限时间经济性能。

内可逆热机太阳能塔式电站的热经济优化

实际的塔式太阳能热动力系统中,塔接收器的对流与辐射损失以及系统各换热器的传热热阻等不可逆过程总是存在的,在考虑这些因素条件下,建立塔式太阳能热动力系统的理论模型。以单位投资成本的产功量最大值为目标函数,分析系统的投资构成对系统经济性的影响。分析接收器工作温度、聚光比、内可逆热机的效率以及聚光器成本比例等参数对系统经济参数的影响,给出系统最经济工作条件。结果表明,合理选择接收器工作温度和内可逆热机效率都可让目标函数取最大值。在给定接收器表面温度和内可逆热机效率的情况下,聚光比和聚光器成本比例增加有利于提高系统的经济性。

辐射传热条件下一类内可逆热机最大效率时的最优构型

对辐射传热条件下给定循环周期和输入能的内可逆热机最优构型进行了研究,利用最优控制理论得出了最大效率时热机的最优构型为8分支循环,其中包括2个等温分支、4个最大功率分支和2个绝热分支.利用泰勒级数展开的方法得出了各分支过程的时间和热源及工质温度的计算方法,并与牛顿传热规律和线性唯象传热规律下最大效率优化的结果,以及辐射传热条件下最大功率优化的结果进行了比较.

Q~∝(ΔT^(-1))时内可逆卡诺热机的频率特性

以内可逆卡诺热机模型为基础 ,考虑工质与热源间传热服从线性唯象传热定律 Q∝ (ΔT- 1 ) ,寻求循环频率与热机特性的关系。通过分析 ,得出了不同于牛顿传热定律时的循环功率、效率以及可利用温差与循环频率和循环吸、放热时间比的关系 ,对合理的选择热机工作点有一定的指导意义。

基于直接碳燃料电池-内可逆卡诺热机耦合系统的性能研究

构建了一个新型的直接碳燃料电池-内可逆卡诺热机耦合系统。该系统将直接碳燃料电池工作过程中所产生的高品质废热利用起来,驱动卡诺热机,以提高整体工作性能。分别给出了直接碳燃料电池、内可逆卡诺热机以及耦合系统的性能解析表达式,分析得出耦合系统的性能要优于单一的直接碳燃料电池性能的结论。并通过数值模拟计算,展现了各电化学和热力学参数对耦合系统性能的影响,确立了耦合系统的最佳工作范围,为直接碳燃料电池的实际设计提供了理论指导。

线性唯象传热热机系统最大效率时的最优构型

对内可逆热机在线性唯象传热条件下给定输入能和循环周期的最优构型进行了研究,利用最优控制理论得出了最大效率时热机的最优构型为八分支结构,其中包括两个等温分支、四个最大效率分支和两个绝热分支.利用数值计算方法求解了最优构型,给出了数值算例,并与牛顿传热规律下最大效率的最优构型进行了比较.

内可逆正反向两热源循环复杂传热规律下生态学最优性能

以反映循环火用输出率和熵产率之间最佳折衷的生态学准则为目标,研究了复杂传热规律q∝[Δ(Tn)]m(包括了牛顿传热规律、线性唯象传热规律、辐射传热规律、Dulong-Petit传热规律、广义对流传热规律和广义辐射传热规律)下内可逆正反向两热源循环(包括内可逆卡诺热机、内可逆卡诺制冷机和内可逆卡诺热泵)的生态学最优性能,得到了生态学函数与效率、制冷系数和供热系数之间的基本优化关系,所得结果具有一定的普适性和包容性。

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。

内可逆正反向两热源循环复杂传热规律下的优化关系

考虑内可逆正反向两热源循环中工质与热源之间的传热服从复杂规律q∝(△T^n)~m(包括了牛顿传热规律、线性唯象传热规律、辐射传热规律、Dulong-Petit传热规律、广义对流传热规律和广义辐射传热规律),导出内可逆卡诺热机功率与效率、内可逆卡诺制冷机制冷率与制冷系数和内可逆卡诺热泵供热率与供热系数间的基本优化关系特性。该文结果具有一定普适性和包容性,对实际热机、制冷机和热泵的设计工作有一定理论指导作用。

定常态流恒温、变温热源两种热机循环比较

研究定常态恒温、变温热源热机循环性能 ,导出内可逆卡诺热机和布雷顿热机的最佳功率、效率关系和最大功率及相应效率界限 ,并对这两种热机循环的最优性能进行了比较。理论分析表明 ,定常态流恒温热源循环 ,只有当工质的热容率趋于无穷大时 ,布雷顿循环才能达到卡诺循环的性能。数值计算显示 ,当布雷顿循环的工质热容率为高、低温侧换热器的热导率总量的 1.5倍时 ,布雷顿循环的功率已为卡诺循环功率的 99%以上。定常态流变温热源循环在相同的边界条件和热效率下 ,布雷顿循环的功率可以高于卡诺循环功率 ,极限情况下前者是后者的两倍。对于变温热源条件 ,布雷顿循环主要受益于其工质与热源间的较佳的匹配。所得结果对热机工作参数和工质的最优选择有一定指导意义。