辐射传热条件下的热电发电器性能

建立了辐射传热规律下的多单元热电发电器热力学模型。研究了其包含传热不可逆性时的性能,得到了其热端和冷端温度,以数值算例分析了装置输出功率和效率。结果表明,当热电单元数增加时,最大输出功率先增大后减小,最大效率下降。当热源温度增加时,功率和效率都增加,功率呈线性,效率则加速上升。

广义辐射传热有热漏换热过程■耗散最小化

换热器性能的提高有利于提高能源利用效率。本文研究了广义辐射传热规律[q∝△(T^n)]下与外界环境间存在热漏的换热过程,应用平均最优控制理论导出了过程[火积]耗散最小时的最优性条件。基于普适的优化结果,进一步得到了牛顿(n=1)、线性唯象(n=-1)、辐射(n=4)以及一类混合传热规律下的特例结果,并与热流率和热流体温度分别为定值的常规传热策略进行了比较。给出了数值算例,揭示了传热量和热漏对换热器最小[火积]耗散及相应热、冷流体温度最优分布规律的定性与定量影响规律,明晰了有热漏条件下热流率和热流体温度分别为定值时的两种传热策略的优劣性。本文结果可用于指导实际换热装置的优化设计。

空间卡诺循环动力系统功率优化

应用有限时间热力学理论建立空间用内可逆Carnot循环模型,导出循环功率和效率与低温热源温度的一般关系。以循环功率和效率为优化目标,以低温热源温度为优化变量,得到最优性能。分析高温热源温度、环境温度、高温侧换热器热导率、中间换热器热导率和辐射散热器面积对循环功率与低温热源温度、效率与低温热源温度以及功率与效率特性关系的影响。结果表明:循环功率与低温热源温度的关系曲线呈类抛物线型,即存在一个最佳的低温热源温度使得循环输出功率达到最大。研究结果可为实际空间动力系统的设计提供理论指导。