量子布雷頓制冷循環(huán)的性能特性及其優(yōu)化分析.pdf

1、布雷頓循環(huán)是一種常見的典型循環(huán)，布雷頓熱機循環(huán)被廣泛應用于蒸汽動力廠和航空推進系統(tǒng)；布雷頓制冷循環(huán)在普冷和深冷領域得到了越來越廣泛的應用。然而，溫度越低，制冷工質(zhì)的量子簡并性越強。因此，必須考慮工質(zhì)的量子特征對循環(huán)性能的影響。像其它熱力學循環(huán)一樣，對量子布雷頓制冷循環(huán)的研究不僅在理論研究上而且在實際應用中都是非常重要的，它將有助于低溫制冷技術(shù)的發(fā)展。 本文研究以理想玻色氣體和費米氣體為工質(zhì)的量子布雷頓制冷循環(huán)的性能特性。在第二章

2、中介紹理想玻色氣體和費米氣體的熱力學性質(zhì)，指出了玻色氣體由于存在玻色-愛因斯坦凝聚現(xiàn)象，一些典型的熱力學循環(huán)(如Carnot循環(huán)、Otto循環(huán)、Brayton循環(huán)、Ericsson循環(huán)、Diesel循環(huán)和Atkinson循環(huán))，循環(huán)不能跨越玻色-愛因斯坦凝聚溫度點。在第三章中建立以理想玻色氣體為工質(zhì)的不可逆回熱式量子布雷頓制冷循環(huán)模型，應用量子統(tǒng)計理論和理想玻色氣體的熱力學性質(zhì)，導出制冷量、回熱量、輸入功和性能系數(shù)等重要參數(shù)的表達式，通

3、過數(shù)值計算獲得了循環(huán)的一些重要的性能特性曲線，分析了循環(huán)的不可逆性和回熱特性對玻色布雷頓制冷性能的影響。在第四章中建立不可逆量子布雷頓制冷循環(huán)模型，研究了有限速率熱傳遞、工質(zhì)的量子簡并性和內(nèi)不可逆性對以理想量子氣體為工質(zhì)的量子不可逆布雷頓制冷循環(huán)的優(yōu)化性能的綜合影響，得到了循環(huán)的一些優(yōu)化判據(jù)。結(jié)果表明，以理想費米氣體或理想玻色氣體為工質(zhì)的不可逆量子布雷頓制冷循環(huán)的優(yōu)化性能是不相同的。本文所得結(jié)論可對氣體制冷機的優(yōu)化設計提供一定的理論依據(jù)