混合热阻条件下卡诺热机的最佳效率与功率的关系

自Curzon和Ahlborn提出二源间卡诺热机的CA效率以来,对受线性热阻影响的二热源卡诺循环已有许多深入的研究。此外,许多文献还进一步研究了非线性热阻条件下卡诺热机的一些主要性能,为实际热机设计提     

混合热阻条件下正、反卡诺循环的最优性能与面积比

自有限时间热力学创立以来,国内外对受热阻影响的二源卡诺循环已有许多深入的研究。其中又以线性或非线性传热的活塞式模型居多,本文则要研究两种线性与非线性混合传热热阻条件下,定常态能量转换热机、制冷与热泵循环的热力性能,得到了一组重要的性能优化公式及相应的最佳面积比的统一表达式。     

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     

卡诺热机中的能量损失

按经典热力学,可逆卡诺热机的热效率其中,T_H、T_L分别为高低温热源的温度。但要达到(1)式所表示的热效率,循环必须进行     

两源间正、反向卡诺循环最佳温度的统一公式

文[1]已揭示了卡诺热机、制冷和泵热循环最优性能之间的内在联系。本文将进一步研     

广义对流传热定律下多级热机系统功率优化的Hamilton-Jacobi-Bellman方程和动态规划法

研究了有限热容高温流体热源和无限热容低温环境间工作的多级内可逆卡诺热机系统, 考虑热源与工质间传热服从广义对流传热定律[q∝(ΔT)^m], 在初态时刻和驱动流体初态温度均一定的条件下, 应用最优控制理论导出了最大输出功率与流体温度最优构型相关的连续Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB)方程. 基于普适的优化结果, 进一步导出了牛顿传热定律(m=1)下的解析解; 对于非牛顿传热定律(m≠1), 优化问题不存在解析解, 将连续HJB方程离散化, 运用动态规划方法编程实现获得了其完整的数值解, 并深入讨论了系统最大输出功率与过程时间、流体温度三者间的关联耦合关系. 研究结果对实际能量转化系统的最优设计与运行具有一定理论指导作用.     

热力循环的最大利润率原理

经典热力学以可逆界限作为热力循环的评价指标,有ξ_r(包括卡诺热机效率η_c、卡诺制冷机制冷系数ε_c、卡诺热泵供热系数ψ_c、三热源制冷机制冷系数ε_r以及三热源热泵供热系数ψ_r)。热力学第二定律分析导出了热力循环     

三热源制冷循环的最佳制冷率与制冷系数间的关系

文献[1—3]研究了内可逆三热源循环的一些主要性能,可为开发和利用三热源设备提供些新的理论依据。本文将进一步研究工质与三个热源间热传递系数互不相同的内可逆三热源制冷循环的最优性能。     

热力学第二定律克劳修斯表述的误解及其后果

简单介绍了热力学第二定律的卡诺表述,详细分析了克劳修斯为改进卡诺表述所做的相关工作.分析表明,热力学第二定律的克劳修斯表述应该是:"热功转换和热量在不同温度间转换的等价定理",而不是"不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化",后者只是在证明转换等价定理过程中应用到的基本原理;热力学第二定律的克劳修斯表述本身描述的都是可逆过程,从而才能够导出热力循环的克劳修斯等式和描述物体转换含量的熵.把克劳修斯表述理解为"不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化",会导致认为热力学第二定律是描述过程方向性和不可逆性的规律.其后果是,错误地认为最小熵产原理能够用于导热过程输运定律的导出和传热过程的优化.     

金属泡沫复合微肋微通道热沉的流动传热特性分析

构建了一种金属泡沫和固体微肋相结合的复合微肋微通道热沉(combined fin heat sink, CFHS),采用扩展型达西模型和局部非热平衡传热模型数值研究了复合微肋微通道热沉的流动与传热特性,结合热阻网络分析了复合微肋结构的传热规律,并对复合微肋热沉的综合换热能效进行了评价.结果表明,与传统固体微肋结构相比,复合微肋结构可显著提升微通道热沉的换热性能;金属泡沫厚度和孔隙率是影响换热性能的主要因素,存在最佳金属泡沫临界填充厚度以及最佳孔隙率参数设置.相对于传统固体微肋热沉,本文研究的复合微肋热沉热阻降低了约56%,综合换热能效提升了约1.32倍,金属泡沫最佳孔隙率及临界无量纲厚度分别为0.9和0.3.本文相关研究成果可为开发高效的电子设备冷却装置提供理论指导.     

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     

一类多模式传热系统中温度振荡现象的发现

多模式传热即在一个系统中同时兼含多种耦合传热方式的问题。近年来,由于热科学技术的进步,人们已从过去囿于单一传热过程的热分析逐渐转向综合考虑多种传热因素的耦合问题,如混合对流研究,水稻、玉米颗粒的干燥和爆裂过程中的热质传输问题研究,多相流传热研究,以及对生物体内同时兼含血液流动换热和组织导热问题的研究     

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:     

对热导式量热计测量信号滞后现象的一种修正方法及其应用

一、前言 由于热导式(热流式)量热计可以连续地记录量热池内的热功率曲线,近年来它作为研究反应过程的一种新型仪器广泛地应用到各种领域。但是测量信号相对于池内反应的滞后现象,使得记录曲线不能正确地反映实际过程,在放热速率明显地大于传热速率的情况下则更为严重。如果直接用失真了的热谱图去研究被测过程,必然会带来误差甚至错误。因此,恢复热     

不同太阳能热化学储能体系的研究进展

太阳能热发电技术是缓解能源危机改善生态环境的重要技术,而储能系统是太阳能维持稳定和持续热发电的关键.本文从现有3种太阳能储热技术出发,分析了热化学储能具有的高储能密度和可实现大规模远距离存储和运输的明显优势,介绍了现有的5种热化学储能体系在反应机理、反应模型和反应器等方面的最新研究进展,并对各个体系的优缺点进行了评述.针对反应体系存在的问题,提出了未来几种储能体系主要的研究方向是循环性能的提高、高性能催化剂的制备、高效反应器的设计制造以及传热传质与化学反应耦合模型等.     

导热规律为q∝△（1／T）的不可逆卡诺循环新理论

近年来，一些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△(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P与效率η的优化关系，即循环的基本优化关系：     

基于热管技术的动力电池热管理系统研究现状及展望

电池热管理是发展高性能动力电池系统的关键技术之一,也是工程热物理领域研究前沿和热点.本文介绍锂离子动力电池热特性,阐述热管理对动力电池的重要性.介绍动力电池热管理主要技术手段,重点介绍热管技术应用于电池热管理的研究现状,从电池运行工况对系统传热的影响研究、热管传热特性分析与设计、热管理系统散热结构设计与传热分析及采用热管的电池加热研究4个方面阐述当前基于热管技术的电池热管理研究现状.最后,总结当前研究存在的不足及需要突破的关键问题,以期促进先进动力电池热管理系统开发.     

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.     

沸腾传热研究历史、现状及发展方向的哲学思考

本文通过对沸腾传热历史的回顾,从哲学上分析了实验观察和理论思维在沸腾传热发展历史中的作用。从自然科学发展模式的角度考察了沸腾传热研究的历史、现状和未来。认为系统科学,特别是非线性科学与沸腾传热学的结合是未来沸腾传热学发展的重要方向。     

气凝胶纳米多孔材料传热计算模型研究进展

对新型气凝胶纳米多孔隔热材料等效热导率计算模型在近年来的发展进行了研究总结,介绍了(1)纳米尺度下气凝胶隔热材料的气相/固相/辐射等不同传热模式的传热特点;(2)气凝胶纳米尺度多孔网络中的气相传热、固相传热以及辐射传热的理论计算、数值预测以及经验关联等不同计算模型的特点及建立方法;(3)气凝胶纳米多孔隔热材料以及气凝胶复合隔热材料的整体等效热导率计算模型的研究进展;(4)以前期开展的研究工作为例,具体说明了气凝胶复合隔热材料从纳米尺度到微米尺度的传热模型的建立过程以及整体等效热导率计算模型的建立方法;(5)对分子动力学方法在气凝胶纳米多孔材料中的应用做了简要介绍.最后指出,对于气凝胶纳米多孔材料,其纳米尺度下的气固接触界面等特殊区域的耦合传热机理研究还不完善,复杂结构的纳米颗粒的固相热导率以及整体热导率计算模型也不够准确.因而采取适用于纳米尺度下的传热计算方法对这些问题进行更细致深入的研究,可以为进一步阐明气凝胶复合隔热材料内部的热量传递机理,建立更准确的气凝胶复合隔热材料传热计算模型,探索不同影响因素对传热性能的影响规律,以及开展气凝胶复合隔热材料的性能预测及优化等方面的研究,提供理论指导帮助.