廣義熱力學理論及其在壓縮機補氣中的應用研究.pdf

1、經(jīng)過百年的理論發(fā)展和眾多的工程實踐，經(jīng)典熱力學已經(jīng)證明其可靠性，但是對于熱力學中的的一些基本概念及其意義仍存在著一些不同的理解。比如溫度和熱量的定義纏繞問題和熵在溫度趨向于0K時的極限值問題，弄清這些問題對熱力學發(fā)展有積極的意義。長距離運輸天然氣存在著壓力損耗的現(xiàn)象。LNG是一種高質(zhì)量的冷能，補氣壓縮機是一種非?？煽康墓?jié)能技術(shù)。本文提出利用LNG補氣提高天然氣壓氣機效率，這對節(jié)能減排有重大意義。依據(jù)本文提出的溫熱纏繞現(xiàn)象，本文認為熱力學

2、溫度不唯一。在經(jīng)典熱力學的基礎(chǔ)上，通過嚴格的數(shù)學推導，定義了新的、更為普適的溫度和熱量概念，將它們命名為廣義熱力學溫度和廣義熱量。以此為基礎(chǔ)，定義了廣義熵、廣義熱力學能等物理量。證明了經(jīng)典熱力學中的相應概念僅僅是廣義熱力學的一個特例，廣義熱力學遵守經(jīng)典熱力學的基本規(guī)律和定理。并在新概念下重新闡述了熱力學三大定律，將其推廣以適應到廣義熱力學體系下語境。
　　本研究通過廣義熱力學體系，證明了當熱力學溫度趨向于0K時，任何物質(zhì)的熱力學熵

3、趨向于0，即熵具有積分起點。解決了困擾已久的熵的最小極限問題以及熱力學，甚至化學和物理上的諸多計算的基礎(chǔ)問題。在此基礎(chǔ)上，定義了廣義熱力學體系下絕對熵的概念，定義并命名了新的物理量----火羈（TS），推導了火羈的變換公式，初步探討了火羈的意義，證明了廣義熵產(chǎn)定律。證明了廣義熱力學各參數(shù)的二維全微分關(guān)系。給出了廣義熱力學特性函數(shù)的關(guān)系以及相同和不同廣義熱力學系下的麥克斯韋關(guān)系式。給出了比熱容、焦耳湯普遜系數(shù)等物性參數(shù)的變換關(guān)系和計算方法

4、。給出了廣義熵、廣義熱力學能和廣義焓的微分表達式，研究了不同廣義熱力學系下的矩陣變換關(guān)系式。給出了廣義熱力學系下的熵、火羈、熱力學能、焓、自由能、自由焓和火積的積分表達式。提出利用液氮補氣渦旋壓縮機過程來模擬 LNG補氣天然氣壓縮機。介紹了渦旋壓縮機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和幾何結(jié)構(gòu)。給出了渦旋壓縮機性能參數(shù)的計算方法，廣義熱力學體系下渦旋壓縮機的過程控制方程，以及補氣渦旋壓縮機內(nèi)部三段壓縮的熱力學過程分析。采用廣義熱力學原理分析了渦旋壓縮