不可逆正、反向卡諾和布雷頓循環(huán)的有限時(shí)間（火用）經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)化.pdf

1、卡諾循環(huán)模型作為一種理論模型，自經(jīng)典熱力學(xué)開創(chuàng)之日起，一直起著十分重要的作用。布雷頓循環(huán)作為一種常見的循環(huán)，其熱機(jī)循環(huán)被廣泛應(yīng)用于核能、太陽(yáng)能、軍事等領(lǐng)域；其制冷循環(huán)運(yùn)用空氣作為制冷劑，在注重環(huán)保的當(dāng)下越來(lái)越具應(yīng)用價(jià)值。因此，對(duì)這兩類循環(huán)進(jìn)行有限時(shí)間熱力學(xué)分析及優(yōu)化使其更接近工程實(shí)際是十分有必要的。本文在全面系統(tǒng)地了解和總結(jié)正反向卡諾和布雷頓循環(huán)有限時(shí)間熱力學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)建模、理論分析和數(shù)值計(jì)算，分別對(duì)不可逆卡諾熱機(jī)循環(huán)、

2、不可逆卡諾制冷機(jī)循環(huán)、不可逆布雷頓熱機(jī)循環(huán)、不可逆布雷頓制冷機(jī)循環(huán)的有限時(shí)間(火用)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行了優(yōu)化，得到了一些有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值的研究成果。
　　在對(duì)卡諾循環(huán)的研究中，本文綜合考慮熱阻、熱漏及其它內(nèi)不可逆性，分別導(dǎo)出了廣義不可逆卡諾熱機(jī)、廣義不可逆卡諾制冷機(jī)在傳熱規(guī)律服從Q∝Δ(Tn)和Q∝(ΔT)n時(shí)，熱力循環(huán)的有限時(shí)間火用經(jīng)濟(jì)最優(yōu)性能，導(dǎo)出了各種傳熱規(guī)律、各種不同損失項(xiàng)下各種熱力循環(huán)的最優(yōu)利潤(rùn)率與特性系數(shù)間的基本優(yōu)化

3、關(guān)系，并得到了最大利潤(rùn)率所對(duì)應(yīng)的最佳特性系數(shù)界限。由數(shù)值算例對(duì)不同傳熱規(guī)律、不同損失情況下的卡諾熱機(jī)及卡諾制冷機(jī)的性能變化規(guī)律進(jìn)行了比較，得到的一系列關(guān)系曲線有助于更深入地了解傳熱規(guī)律、熱阻、熱漏、內(nèi)不可逆性對(duì)有限時(shí)間(火用)經(jīng)濟(jì)性能的影響。
　　在對(duì)布雷頓循環(huán)的研究中，本文考慮換熱器、壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的不可逆性，研究恒溫及變溫?zé)嵩礂l件下簡(jiǎn)單及回?zé)崾讲豢赡嬲?、反布雷頓循環(huán)的最優(yōu)性能，導(dǎo)出利潤(rùn)率解析式。用數(shù)值算例分析利潤(rùn)率與壓比、換熱

4、器的熱導(dǎo)率分配及熱容率匹配的關(guān)系。對(duì)于恒溫?zé)嵩礂l件下的正、反不可逆布雷頓循環(huán)，可同時(shí)優(yōu)化壓比與熱導(dǎo)率分配，從而得到利潤(rùn)率的雙重最大值。對(duì)于變溫?zé)嵩礂l件下的不可逆布雷頓制冷循環(huán)，可同時(shí)優(yōu)化熱導(dǎo)率及熱容率匹配，使利潤(rùn)率取得雙重最大值。對(duì)于變溫?zé)嵩礂l件下的不可逆布雷頓熱機(jī)循環(huán)，可同時(shí)優(yōu)化壓比、熱導(dǎo)率分配及熱容率匹配，使利潤(rùn)率取得三重最大值。此外，本文還分析了其他重要參數(shù)對(duì)不可逆正、反布雷頓循環(huán)的有限時(shí)間(火用)經(jīng)濟(jì)性能的影響。本文通過價(jià)格比，