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：     

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:     

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     

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。     

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     

基于理论的圆柱体热源构形

基于构形理论和理论,以当量热阻为目标对层流冷却条件下的圆柱体热源进行构形研究,分析热源直径和导热系数对其传热性能的影响.结果表明:在热源体积一定的条件下,不存在最佳热源直径使得其当量热阻取得最小值.随着热源直径的减小、导热系数的增大,热源当量热阻减小,此时热源系统的整体传热性能得到提高.此外,圆柱体热源表面温度沿来流方向逐渐增大,且其表面换热系数沿来流方向逐渐减小.本文所得结果对热源的优化设计有一定的参考价值.     

斯特林发动机——热机领域里的竞争者

自从1826年法国卡诺提出热机的循环和可逆的概念以后,人们认识到实际热机的效率不可能高于理想可逆的热机,理想效率与工质无关,只与冷热源的温差有关,并据此设想出高压缩型自燃式热机。一百多年以来,与内燃机同时发展或新近在发展中的有:汽轮机、燃气轮机以及利用太阳能、氢能、核聚变能等各种能源的高效、低公害新型动力机。属于热机范     

TCi方法测试理论假设引入测量误差数值分析

飞行器热防护与节能保温等领域均需使用高效的隔热材料.导热系数作为表征材料隔热性能的重要参数,其准确测试具有重要意义.修正瞬态平面热源法(modified transient plane source method, MTPS)又称TCi方法,是在瞬态平面热源法的基础上发展起来的一种瞬态导热系数测试方法,因其具有单面测试、测试速率快、便于进行现场测试等优点而得到了较多应用.但其声称测试精度适用范围有待验证,不同方法对比或者相同方法不同测量方式均会出现较大的测试偏差.本文通过数值手段模拟TCi方法的实验测试过程,定量分析并揭示其测量理论假设对泡沫类、陶瓷类和金属类材料导热系数和蓄热系数测试精度的影响规律.结果表明, TCi方法可以比较准确地测试不同类型材料的蓄热系数,不同校准曲线对蓄热系数测试结果影响不大,但不同导热系数校准曲线所得结果差异较大,尤其是泡沫类材料,受探头隔热层影响非常显著,会使测试结果出现较大偏差.探头与测试材料之间的接触热阻会使高导热材料测试结果偏低,而对低导热泡沫类材料的影响可以忽略,添加接触剂可以显著降低接触热阻的影响. TCi方法理论假设中校准曲线及接触热阻均会对测试精度产生影响,这些误差累积后可能会显著影响测试精度.因此,使用TCi方法时需对其理论假设引入的误差予以分析.     

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...     

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.     

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…     

三热源制冷循环的有限时间热力学界限

按经典热力学,三热源制冷循环的最大制冷系数为其中T_H,T_L和T_O分别为高低温热源和环境的温度,Q_H和Q_L分别为每循环从高温和低温热源吸取的热量。但要达到这个可逆热力学界限时,循环必须以无限缓慢的速度进行,否则由于热阻的存在就不     

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     

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。     

热阻影响下布雷顿循环的基本优化关系

有限时间热力学提出之后,对受热阻影响的卡诺循环已有较深入的研究,而对热阻影响下的布雷顿循环则研究较少,至今尚未求出其基本优化关系。本文由新近发展的两有限热源内可逆循环理论,导出受热阻影响的布雷顿循环的基本优化关系,并揭示其主要特征。     

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．     

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     

InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜导热系数测试

采用3ω方法在100~320 K温度范围内测试了不同周期长度的InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜的导热系数. 结果表明对于周期性超晶格结构, 随着温度的升高, 热传导能力下降; 比较周期长度不同的超晶格结构的测试结果, 发现导热系数会随着周期长度的增大而减小, 并在某一周期长度取得最小值, 但随着周期长度的进一步增大, 导热系数又出现上升趋势, 表明在长周期超晶格结构中界面热阻是影响声子传输的主要因素. 理论计算表明, 对于短周期的超晶格结构, Bragg反射是造成产生最小值的原因之一, 由于声子穿透率的下降, 造成导热系数随着周期长度的增大而减小. 理论与实验研究结果表明, 随着周期长度的增大, 声子的传输规律由声子的波动性过渡到粒子性, 这对实现声子的剪裁具有重要意义, 为设计超晶格结构提供理论基础.     

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。     

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