内可逆Carnot制冷机和热泵输出率密度分析与优化

以内可逆Carnot循环的输出率密度(对循环最大体积平均的循环输出率),即Carnot制冷机的制冷率密度和Carnot热泵的供热率密度作为热力性能指标,分别对内可逆Carnot制冷机和热泵进行分析与优化,导出了最佳换热器面积分配关系式,通过数值计算分析了热源温比对输出率密度与性能系数关系的影响。结果表明,考虑循环体积后,Carnot制冷机的制冷率密度与制冷系数特性关系呈抛物线型,这与传统分析中单调递减的制冷率与制冷系数特性关系完全不同;Carnot热泵的供热率密度与供热系数特性关系呈抛物线型,也与传统分析得到的单调递减的供热率与供热系数特性关系不同。

内可逆卡诺热泵的生态学优化性能

本文导出了内可逆卡诺热泵的供热量、供热率和供热系数的耗散量,以反映热泵供热率π与其耗散φ_cT_Lσ,即热泵熵产率σ、低温热源温度T_L和可逆供热系数φ_c乘积之间最佳折衷的“生态学”性能E=π-φ_cT_Lσ为目标,基于牛顿和线性唯象传热定律,研究内可逆卡诺热泵的优化问题,得到最大E性能时的供热系数界限及相应的供热率和熵产率。

热阻和内不可逆性对空气热泵循环性能的影响

研究热阻对空气热泵循环性能的影响，用有限时间热力学方法导出计入高、低温侧换热器热阻损失和压缩机、膨胀机不可逆损失的空气热泵循环供热率与供热系数解析公式。由此可得对应于最大供热系数的最佳压比和供热率、供热系数关系。计算表明，存在一个最大供热系数值，供热系数与供热率呈类似抛物线关系，不同于内可逆条件下的单调递减关系。

不可逆太阳能热泵系统集热器的最佳工作温度

基于有限时间热力学理论和集热器的线性热损模型，研究了热阻及工质内部不可逆性对太阳能热泵系统优化性能的影响，导出了系统的总性能系数及集热器的最佳工作温度。所得结论可为实际太阳能热泵系统的优化设计提供新的理论依据。

传热规律、热漏和内不可逆性对吸收式热泵循环性能的影响

建立了考虑泵热空间到环境热源的热漏、工质循环的内部不可逆性以及工质与热源之间传热Q∝Δ(Tn )服从传热规律时的不可逆四热源吸收式热泵循环模型,导出了循环泵热率和泵热系数的一般关系;并导出了线性唯象传热定律时循环泵热率和泵热系数的基本优化关系、性能极值、循环中工质的最佳工作温度和换热器传热面积的最佳分配关系;通过数值算例分析了传热规律、热漏和内不可逆性对循环性能的影响规律,比较了传热面积最优分配前后循环的最优性能。

导热规律为q~∝(ΔT)~n的一类内可逆热泵的最优化

本文研究了导热规律为q~∝(ΔT)~n的一类内可逆热泵的最优化问题。证明了这类内可逆热泵的最优循环方式是内可逆卡诺循环,求出了这类热泵的最大泵热率与致热系数的关系以及最大致热系数与泵热率的关系。为实际热泵的设计提供了新的理论依据。

不可逆三热源热泵性能的热经济学优化

基于一类不可逆三热源热泵的循环模型,以每单位时间成本的泵热率作为热经济学目标函数,研究投资成本、供热成本、其它费用成本和几种主要不可逆性对热泵优化性能的影响,计算了热经济学目标函数的最大值及对应的各种性能参数.确定了三热源热泵的最佳工作区域和重要参数的性能界限.

广义不可逆联合热泵循环有限时间经济性分析与优化

研究了存在热阻、热漏和内不可逆性的广义不可逆联合热泵循环有限时间经济性能,导出了在线性传热定律下循环最佳利润率和最佳供热系数的解析式以及二者的优化关系,并用数值算例对比分析了热漏、内不可逆性和价格比对利润率和经济性能界限的影响。广义不可逆联合热泵循环的有限时间经济学性能界限通过价格比与有限时间热力学性能界限和经典热力学限建立联系。结果对于实际联合热泵确定设计参数,判定工况是否处于最优经济状态有一定的指导作用。

不可逆吸收式热泵循环的基本优化关系及性能分析

在恒温热源内可逆四热源吸收式热泵循环的基础上,建立了线性(牛顿)传热定律下考虑泵热空间到环境热源的热漏、工质的内部耗散以及工质与外部热源间的热阻损失的不可逆吸收式热泵循环模型。导出了总换热面积一定的条件下循环的泵热率和泵热系数的基本优化关系、最大泵热率和相应的泵热系数、最大泵热系数和相应的泵热率、以及循环中最佳工质工作温度和最佳换热面积分配关系;并通过数值算例分析了循环参数对循环最优性能的影响规律。

不可逆三热源热泵的损率优化

基于不可逆三热源热泵模型,应用最大泵热率与性能系数间的关系,导出三热源热泵损率与性能系数以及损率与泵热率间的优化关系,并由此讨论三热源热泵的有关性能界限。研究结果可为太阳能热泵的开发利用和优化设计提供新理论依据。

一般传热规律下不可逆热泵的热经济性能优化

基于一类不可逆热泵的一般循环模型,以每单位时间总成本的泵热率作为热经济学目标函数,研究投资成本、供热成本、其它费用成本和几种主要不可逆性对热泵性能的影响.导出热泵的热经济学目标函数和性能系数间的基本优化关系所满足的方程,由此可计算出最大热经济目标和对应的热泵的性能参数,确定了热泵的最佳工作区域和重要参数的性能界限.讨论了不同导热规律下,热泵的基本优化性能.

广义不可逆卡诺热泵的有限时间火用经济性能优化

本文研究了牛顿定律系统广义不可逆卡诺热泵的有限时间火用经济性能,导出了存在热阻、热漏和其它内不可逆性时卡诺热泵的最优利润率解析式以及相应的供热系数界限,并用数值算例分析了热漏等因素对利润率和火用经济性能界限的影响。

不可逆汽机热泵有限时间热力学优化

本文建立了汽机热泵系统的模型并基于有限时间热力学考虑汽机热泵系统内部不可逆和外部不可逆性对系统性能进行了分析研究。汽机热泵系统由不可逆汽机循环和不可逆压缩式热泵循环组成。分别对汽机侧和热泵的蒸发器与冷凝器进行了优化面积分配和优化时间分配研究,得到了系统热负荷与系统性能系数的数学关系。研究中引入两个不可逆参数RΔS、RΔS'。算例研究显示内不可逆参数对汽机热泵系统的性能比外部不可逆因素有更大的影响。研究还发现热泵侧不可逆因素对系统的影响大于汽机侧不可逆因素对系统的影响。

不可逆三热源热泵的优化性能

提出一种新的不可逆三热源热泵循环模型，基于此模型，应用优化理论探讨传热及工质内部不可逆性对热泵性能的影响，导出热泵的最大泵热率与性能系数间的关系。由此关系确定了热泵的一些重要新性能界限，并讨论了热泵的一些优化性能。所得结论可为三热源热泵新技术的开发和优化设计提供些新理论指导。

混合热阻条件下不可逆卡诺热泵的优化性能

研究了混合热阻条件下不可逆卡诺热泵的性能界限 ,导出了该热泵最佳泵热率与泵热系数的关系 ,揭示了不可逆因子对热泵的影响 。

普适定常流内可逆热泵循环模型的有限时间火用经济性能优化

用有限时间热力学理论分析了由一个定热容吸热过程、两个定热容放热过程和两个绝热过程组成的一类普适内可逆热泵循环模型的火用经济性能,导出了循环利润率、供热系数与温度比的关系式,由数值计算得到了利润率和供热系数的特性关系。所得结果包含了内可逆Carnot循环、Otto循环、Diesel循环、Dual循环、Atkinson循环和Brayton循环的有限时间火用经济性能。

基于有限活塞速度的内可逆卡诺热泵循环性能分析与优化

用有限时间热力学理论和方法研究基于有限活塞速度的内可逆卡诺热泵的循环性能,导出了牛顿传热规律下循环最佳供热率和供热系数与活塞速度比的解析关系式,发现供热率与供热系数呈抛物线关系,存在最大供热率及相应的供热系数,与没有考虑活塞速度影响的内可逆卡诺热泵的供热率与供热系数呈递减关系不同。同时通过数值计算分析了热源温比对最佳关系的影响。分析和优化中考虑了循环周期有无限制两种情况。

回热吸附式可逆型热泵变工况特性

余热驱动的回热吸附式可逆型热泵能有效利用工业余热并且无环境公害问题 ,在一定意义上优越于传统热泵 ,针对此类热泵的实验样机研究其性能随工作参数的变化规律可指导优化运行和进一步的优化设计 ,是产品化过程中的必要环节 .从模型和实验的角度分别定义此热泵的主要性能指标 ,基于实用三热源模型研究其变工况特性 ,即分析热源温度、供暖温度、环境温度、热容比和最终回热温差等参数对热泵性能 (供暖系数COA ,单位质量供暖功率SHP)的影响。样机实验结果表明 ,样机性能较优且与模型预测接近 ,说明回热吸附式可逆型热泵商业前景乐观。

热漏对内可逆卡诺热泵性能的影响

在内可逆卡诺热泵性能分析的基础上，本文研究热漏对热泵性能的影响，导出考虑热漏情况下，内可迎卡诺热泵最佳性能系数与泵热率间的优化关系，揭示了热漏系数k1对热泵性能的影响。

不可逆汽机热泵性能优化研究

建立一个广义不可逆汽机热泵循环模型,并考虑到热阻、热漏和工质内部耗散不可逆性。假设热源和工质之间的传热服从线性(牛顿)传热规律,整体传热表面积被假定为常数。得到供热负荷,系统性能系数与蒸发器换热温差的基本优化关系,通过数值例子研究了循环参数的影响,结论适用于符合牛顿传热规律的所有汽轮机热泵系统,并为汽机热泵系统性能改进与优化提供一些理论指导。