有限时间热力学研究的一些进展

介绍近年来在不可逆热机理论、回热式燃气轮机循环分析、类热机装置分析和广义热力学优化理论研究中的一些进展 ,并简要阐述其发展方向 .     

一类较为完善的不可逆制冷机模型及其最优化

在考虑工质与热源间热阻损失的内可逆卡诺制冷机模型基础上,用一常数项表示热源间的热漏,用一常系数项表示循环中除热阻和热漏外的其余所有不可逆性（如摩擦、涡流、惯性效应等）,提出了一类较为完善的不可逆卡诺制冷机模型,并对此不可逆制冷机模型进行优化分析,导出了其最佳制冷率与制冷系数间的优化关系和最大制冷系数及其相应的制冷率。由定义的一常数项和一常系数项可定性、定量地分析不可逆性对循环性能的影响,所得结果包含了有关文献的一些特例。最后,给出了详细的数值算例,说明本模型的有效性。     

热漏对热机功率效率特性的影响

本文研究热漏对热机最优性能的影响,导出存在热阻和热漏损失的定常态流不可逆热机的功率、效率关系。所得结果不同于仅存在热阻损失时的内可逆热机的功率效率特性,且与实际热机特性相一致。     

化学反应驱动热机的功率优化

本文基于一级和二级化学反应动力学理论,讨论化学反应驱动有限热容热源内可逆卡诺热机系统的功率优化问题,得到了一些新的结果。     

定常态不可逆卡诺热机面积特性

对定常态不可逆卡诺热机进行了有限时间热力学分析.定义了功率、效率和面积比系数,并导出三者的关系式,由此对热机最佳功率、效率和面积特性进行了分析和讨论,给出了一些有益的结论.     

关于有限时间热力学的最小熵产生最大值原则

本文力图从能表征状态的热力学参数熵的变化中找到有关有限时间热力学新的分析方法,提出了工作参数选择的最小熵产生最大值原则。这个原则揭示了有限时间热力学以时间为基础的“率”与非平衡热力学熵产生间的内在联系。据此,我们便可得到正、反向内可逆卡诺循环的最佳工作参数。为有限时间热力学的普遍应用研究提供了一新的线索。     

Q∝T~n时不可逆卡诺热泵的最优性能

非线性传热条件下的内可逆卡诺热机最优性能有了一些讨论,本文将导出不可逆卡诺热泵工作于非线性传热 Q■条件下,最佳供热系数д与泵热率π的关系。据此可确定任意泵热率时所对应的供热系数界限。最后,讨论了这一关系的一些应用,所得结果包含了经典热力学及内可逆线性传热情况下的有关结论,为实际热泵设计提供新的理论依据。     

不可逆闭式燃气轮机循环的最佳功率效率特性

本文研究恒温热源条件下不可逆闭式燃气轮机循环的有限时间热力学性能,导出其最佳功率输出与效率间的关系,它包含内可逆和理想换热条件下的最佳特性关系。     

另一类线性传热时热漏和有限热源对两热源热机最优构型的影响

在一类存在热漏和有限高温热源的两热源热机的基础上,考虑传热服从另一类线性定律Ｑ∝△（Ｔ－１）,寻求其给定循环周期下的最优构型．结果表明,对无限热容热源情形,热漏的存在不改变循环的最优构型;对有限热容热源情形,无热漏使循环构型成为某种“广义卡诺循环”,而存在热漏时,循环的构型则完全不同．同时,给出了各种不同情况下热机的最佳功率效率关系．     

具有等熵压缩、膨胀过程的回热式布雷顿热泵循环有限时间热力学性能

研究恒温和变温热源条件下具有等熵压缩、膨胀过程的闭式回热式布雷顿热泵循环有限时间热力学性能,导出循环供热率和供热系数与循环压比间的解析关系,由此可得最佳供热率、供热系数关系。分析中计入了工质与高、低温热源间换热器和回热器的热阻损失。     

三热源热泵有限时间经济性能优化

本文用有限时间热力学与经济优化相结合的方法,导出ｑ∝△（Ｔ）和ｑ∝△（Ｔ－１）两种传热规律下,三热源热泵的最佳利润率、供热系数关系,得到最大利润率时的供热系数界限。     

正反向量子斯特林循环有限时间热力学性能界限和优化准则

研究了正反向量子斯特林循环的最优性能.在经典极限下,导出了循环的有限时间热力学性能界限和优化准则.得到了斯特林热机、制冷机和热泵特性参数之间的优化关系.     

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。     

考虑摩擦时Diesel循环功率效率特性新析

对有摩擦时Diesel循环进行了有限时间热力学分析 .导出功率和压缩比、效率和压缩比的新关系式 ,进而得到功率效率关系 ,并进行了计算和讨论 ,给出一些有益的结论     

质漏对联合循环化学发动机性能的影响

分析存在有限速率传质和质漏损失的联合循环化学发动机性能,导出功率、效率最佳关系,最大功率及其相应效率,以及最大效率及其相应功率