不可逆热机的功率效率特性——以内热漏为例

EL-Wakil和Curzon-Ahlborn导出了内可逆卡诺热机的效率界限ηcA,严子浚导出了其最佳功率P、效率η关系(见图1中曲线1)。实际热机为不可逆循环,除热阻外,还存在其它很多不可逆性。一些文献采用一常系数项表征除热阻外的内不可逆性,得到不可逆热机的P-η关系(见图1中曲线2),本文研究表明,这种不可逆热机模型与实际热机特性不符。采用Bejan和Swanson的外热阻加内热漏不可逆定     

两源热机有限时间经济性能界限和优化准则

一、引言 经典热力学追求热机的高效率,得到了可逆效率界限ηC=1-T_L/T_H,式中T_H、T_L分别为热机高、低温热源温度。有限时间热力学强调输出功率和效率的协调,得到了有限时间热力学性能界限ηCA=1-(T_L/T_H)~(0.5)、优化关系和参数选择准则。本文则在文献[7]     

ηP最大时卡诺机的η和P

Curzon和Ahlborn以及其他一些人都导出了内可逆卡诺热机的最大输出功率其中ρ为热传导系数,而相应的效率(2)式表明,热机工作在输出功率最大的状况时,它的效率界限常比卡诺定理所给出的效率     

一类普适导热规律下不可逆热机的性能

一类普适导热规律下不可逆热机的性能陈林根曹水孙丰瑞（海军工程学院，湖北武汉４３００３３）有限时间热力学研究的热机基本模型为仅考虑热阻损失的内可逆热机循环，且大多假定导热服从牛顿定律。实际热机循环中还存在其它不可逆性，因此一些学者建立了热阻加热漏热机模...     

征订启事

Bejan最早指出了有限温差传热不可逆性与有限压降流体流动不可逆性之间的相似性，Radcenco作了进一步分析，最近，Bejan用内可逆热机的研究方法导出了流体流动作功装置最大功率输出时的效率，对线性流阻关系，其结论是正确的，而对非线性流阻关系，献的结果是不正确的。     

热源间热机工作参数选择的有限时间热力学准则

经典热力学给出工作在两个恒温热源之间的热机最大效率为 η=1-Q_2/Q_1=1-T_2/T_1,(1) 其中Q_1、Q_2分别为热机工质每循环可逆地从高温热源吸取的热量和向低温热源放出的热量,T_1、T_2分别为高、低温热源的温度。(1)式给我们的启示是尽可能减小工质同热源间的传热温差,需无限缓慢地工作,其结果是以时间为基础的功率趋向于零。然而,实际热机总要有一定     

q∝△T~(-1)传热时卡诺热机的有限时间(火用)经济性能界限

考虑工作于T_H、T_L热源间的内可逆卡诺热机,设工质与高、低温热源间的传热系数为α、β,且传热服从q∝△T~(-1)规律。循环的利润率为     

非线性流阻关系下流体流动输出功率装置的优化

Bejan最早指出了有限温差传热不可逆性与有限压降流体流动不可逆性之间的相似性,Radcenco作了进一步分析.最近,Bejan用内可逆热机的研究方法导出了流体流动作功装置最大功率输出时的效率.对线性流阻关系,其结论是正确的,而对非线性流阻关系,文献的结果是不正确的.Bejan考虑了一个不计摩擦效应的活塞、气缸     

工作在任意热源间热机的最大输出功率

效率和输出功率是热机的两个重要性能参数.卡诺效率确定了热机的效率界限.本文导出热机的输出功率界限．     

基于(火积)守恒方程的可逆热力循环(火积)分析及其应用

将(火积)分析应用于热力循环性能的分析和优化中.首先在可逆热力过程和热力循环的分析中提出了热(火积)流和功热(火积)流的概念,并建立了相应的(火积)守恒方程.其次通过对可逆热机热泵联合循环中(火积)守恒的分析表明,与通常的热泵循环不同,热机-热泵联合循环的功能类似于电学中的变压器(电压变换器),因此可把此类联合循环称之为变温器或温度变换器.此外,取决于联合循环热源的温度,在某些条件下联合循环必须向环境输出功热(火积)流,从而降低联合循环的性能;而在另外一些条件下则可以从环境吸收功热(火积)流,从而提高联合循环的性能.最后,基于热质理论指出了热(火积)实际上是热质能的简化表达式,因而热(火积)流和功热(火积)流则分别是热质能流和功热质能流的简化表达式,它们实际上都是相对性能量.因此,类似于电压变换器中电能与磁能满足能量守恒定律,热机热泵联合循环中不仅热量和功量满足能量守恒定律,热(火积)流和功热(火积)流还满足相对性能量守恒定律,从而(火积)分析方法可用于分析可逆热力循环的性能,而熵分析及?分析方法则无法分析可逆热力循环的性能.最后,本文以两种典型的热机-热泵联合循环为例分析了联合循环的性能评价方法.     

新型绿色能源——燃料电池

人类社会发展至今,绝大部分的能量转化是通过热机过程实现的.热机过程受卡诺循环的限制,不但转化效率低,造成严重的能源浪费,而且会产生大量的粉尘、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、烃类化合物等有害物质以及噪声等,进一步导致大气、水质、土壤等污染,严重污染和破坏人类赖以生存的环境和整个生态系统.     

Q∝T~n时卡诺制冷机的最佳ε与R关系

文献[1—4]研究了非线性传热情况下两热源内可逆卡诺热机的一些主要性能,对实际热机设计提供了新的理论依据。然而,目前对非线性传热情况下的制冷循环研究尚为少见,为此,本文研究了Q∝T~π(n 取任一有理数)卡诺制冷循环的最优性能。     

联合动力装置的性能特征

联合动力装置的性能特征＠陈林根＠曹水＠孙丰瑞￥海军工程学院三系联合动力装置的性能特征陈林根曹水孙丰瑞（海军工程学院三系，湖北武汉４３００３３）已有一些文献分析了内可逆联合动力循环的最优性能［１－８］。由于热漏对热机循环性能有很大影响［９－１１］，因此本文分...     

εR最大时卡诺制冷机的ε和R

在有限时间热力学的研究中,当讨论热机的最优化问题时,目前常用的目标函数有功率、效率、(火用)效率和熵产生等等。例如,柯曾(Curzon)和阿尔博恩(Ahlborn)求出了最大功率输出时卡诺循环的效率,罗宾(Rubin)又推     

有限时间热力学——现代热力学理论的一个新分支

19世纪中叶,人们在了解热功相互转换规律、努力提高热机效率的同时,建立和发展了经典热力学理论。100多年来,热力学理论对人类科学技术的进步起了重要作用。其中最早的一个重要贡献(至今仍具有十分重要意义)就是卡诺定理,它确定了工作于T_H和T_L温度间的一切热机所能达到的效率界限。这个界限就是著名的卡诺效率     

电催化与节能

生产的发展,要求日益增加能源的供给。由于能源开发周期长、投资大,节能技术已成为近期解决能源供求矛盾的有效措施,并以此而跃入国内外引人注目的重大科技课题之列。化学能直接转化为电能的方法,因不受卡诺循环的限制,转化效率理论上可高达90%。为人类登月飞行提供电源的氢氧燃料电池实际效率已达60%,而通常人们利用的热机过程最高效率也未超过40%。因     

北极海冰的热机作用与我国季风活动

一、引言关于大气环流的冷热源问题,已有很多论述。近年来,张家诚提出大气下层的主要冷热源有三种类型,即行星冷热源、海陆冷热源和极冰冷源。这三种冷热源制约着大气中三种不同类型的热机,具备着各不相同的特点。极地和热带,由于辐射差异,构成第一类热机——行星热机。冬季,极区在负的辐射差额长期作用下,温度梯度方向由热带指向极地;夏季,极地在正的辐射差额作用下,温度梯度由极地指向热带。海洋和大陆,由于海陆的热力差异,构成第二类热机——海陆热机。海陆热机的强度和行星热机相当。冬季海洋是热源,大陆是冷源,温度梯度方向由海洋指向大陆;夏季海洋是冷源,大陆是热源,温度梯度方向由大陆指向海洋。     

声音可作为热机动力

美国研究人员说：声音可在未来的热机中起关键作用。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究小组已经开发出一种环保热机，用声波作动力。新型热机由钢管制成，造价低廉，定名为热声斯特灵热机。热机由一个细长的棒球拍形状的共振腔外加一个充当把手的卵形仓构成，热机内充满压缩氦气，当热作用在“把手”上时，声能便以声波形式产生，可驱动活塞发电。这个研究小组也在研制能使冰箱致冷的类似装置。这种热机的发明家之一斯科特·巴克豪斯（ScottBackhaus）说：普通热机受热力学原理制约，结构复杂。典型具有效的热机是电站用的巨大的汽轮…     

有限容积对热机工作参数选择的影响

文[1,2]讨论了热源间热机工作参数选择的有限时间热力学方法,为实际热机设计提供了新的理论依据。本文进一步讨论活塞式模型热机气缸容积有限时的工作参数选择,给出了相应的有限时间热力学准则。考虑一个在最大容积为V_(max)、最小容积为     

导热规律为q∞△(1/T)的不可逆卡诺循环新理论

近年来,一些文献基于牛顿传热律建立了一种不可逆卡诺循环新理论,导出与实际热机观测性能相接近的基本优化关系及功率和效率界限。显然,除了牛顿传热律外,还需要考虑其他导热规律。本文将基于另一种线性导热规律,即热流q正比于温度T的倒数差Δ(1/T)的导热规律,导出含有热阻、热漏和工质内部不可逆性的不可逆卡诺循环的功率Ρ与效率η的优化关系,即循环的基本优化关系: