不可逆正、反向卡諾和布雷頓循環(huán)的有限時間（火用）經(jīng)濟性能優(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)，其熱機循環(huán)被廣泛應(yīng)用于核能、太陽能、軍事等領(lǐng)域；其制冷循環(huán)運用空氣作為制冷劑，在注重環(huán)保的當下越來越具應(yīng)用價值。因此，對這兩類循環(huán)進行有限時間熱力學分析及優(yōu)化使其更接近工程實際是十分有必要的。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)有限時間熱力學研究成果的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學建模、理論分析和數(shù)值計算，分別對不可逆卡諾熱機循環(huán)、

2、不可逆卡諾制冷機循環(huán)、不可逆布雷頓熱機循環(huán)、不可逆布雷頓制冷機循環(huán)的有限時間(火用)經(jīng)濟性能進行了優(yōu)化，得到了一些有重要理論意義和實用價值的研究成果。
　　在對卡諾循環(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、廣義不可逆卡諾制冷機在傳熱規(guī)律服從Q∝Δ(Tn)和Q∝(ΔT)n時，熱力循環(huán)的有限時間火用經(jīng)濟最優(yōu)性能，導(dǎo)出了各種傳熱規(guī)律、各種不同損失項下各種熱力循環(huán)的最優(yōu)利潤率與特性系數(shù)間的基本優(yōu)化

3、關(guān)系，并得到了最大利潤率所對應(yīng)的最佳特性系數(shù)界限。由數(shù)值算例對不同傳熱規(guī)律、不同損失情況下的卡諾熱機及卡諾制冷機的性能變化規(guī)律進行了比較，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)不可逆性對有限時間(火用)經(jīng)濟性能的影響。
　　在對布雷頓循環(huán)的研究中，本文考慮換熱器、壓縮機和膨脹機的不可逆性，研究恒溫及變溫熱源條件下簡單及回熱式不可逆正、反布雷頓循環(huán)的最優(yōu)性能，導(dǎo)出利潤率解析式。用數(shù)值算例分析利潤率與壓比、換熱

4、器的熱導(dǎo)率分配及熱容率匹配的關(guān)系。對于恒溫熱源條件下的正、反不可逆布雷頓循環(huán)，可同時優(yōu)化壓比與熱導(dǎo)率分配，從而得到利潤率的雙重最大值。對于變溫熱源條件下的不可逆布雷頓制冷循環(huán)，可同時優(yōu)化熱導(dǎo)率及熱容率匹配，使利潤率取得雙重最大值。對于變溫熱源條件下的不可逆布雷頓熱機循環(huán)，可同時優(yōu)化壓比、熱導(dǎo)率分配及熱容率匹配，使利潤率取得三重最大值。此外，本文還分析了其他重要參數(shù)對不可逆正、反布雷頓循環(huán)的有限時間(火用)經(jīng)濟性能的影響。本文通過價格比，