网络热力学——热力学发展的一个新逻辑阶段

分析了网络热力学基本理论及解决复杂能量系统问题的统一化方法,说明网络热力学是经典热力学和非平衡态热力学统一化发展的一个新逻辑阶段.用网络热力学对某能量系统进行的分析表明,它是处理线性能流系统的通用工具,在非线性和非稳态的复杂电系统和非电系统中有着广阔的应用前景.

网络热力学的建模方法

为进行热经济学的能量系统兼顾生态环境的第三层次优化 ,引入了网络热力学建模 ,进而形成了一种热经济学的新模式———网络模式。简要回顾网络热力学的起源和发展 ,提出了网络热力学的建模理论和方法。进行了某生态系统的网络热力学方法分析 ,表明网络热力学可把许多复杂问题转化为非电问题的电气网络 ,实现了复杂问题的描述离散化 ,最终演化成矩阵分析的简洁处理。因而 ,网络模式热经济学不但扩大了网络热力学的运用范围和规模 ,而且顺应了计算机发展的新形势 。

基于网络热力学的能量转换最优效率研究

在进行以电网络方法分析能量系统时,遇到了网络结点效率的问题,它将为网络中能流与物流的输运路径提供合理方向,以达到理想的优化策略。因此提出基于网络热力学的系统最大效率表达式。以二端网络的热力学模型为例,引入参数Q,建立了R,L,H,F参数表示法下的系统最大效率通式。将该式结合kedem-katchalsky方程描述的水与溶质形成的膜输运分析中,得到膜输运网络描述的最大效率关系式,这将大大有利于膜输运的机理研究。网络热力学最大效率表达式的结构简单,通用性强,适用于热静力学及非平衡态热力学在内的复杂热力系统的分析和优化。

基于网络热力学的热力系统能量流描述

网络热力学起源于热力系统分析,但其广泛应用却是在生命系统等非热系统领域,这是因为网络热力学方法需要从能量的角度分析系统,而热力系统中的热量在输运过程中具有物质属性,因此必须有新的能量形式。若将热量视作"流",而将温度视为"力",那么流与力的乘积就为(火积)流。(火积)具有能量的内涵,(火积)流就可以被视为热力系统的能量流。并且,在能量输运过程中,其他形式的能量如功量也可以视为一种物质。由此,在(火积)流的统一视角下,各种形式的能量在网络中便可得到有机结合。分析结果表明,对于换热系统以及热力系统,基于网络热力学的能量流法也可以表达系统的物理本质。在(火积)流的视角下,能量流键图可以很好地反映热力系统的拓扑结构。例如对于热机-热泵供热联合循环,热机与热泵之间的功量交换过程即使是可逆过程,也会存在(火积)的损失或产生,这从能量流键图中可以被直观地刻画出来。