新型能量转换微器件的热力学特性及研究进展

热光伏电池、热离子器件和热辐射电池等新型热电转换微器件,为新能源的开发应用和余、废热回收利用提供了有效途径.这些固态能量转换器件工作在两个温度不同的热源之间,以物理方式将热能部分转换为电能,具有高功率密度和高转换效率的特点.在微纳尺度下,器件中的电子输运和热流输运呈现出与宏观尺度不同的独特效应,如空间电荷积累、量子隧穿...     

太阳能热泵的有限时间热力学分析

基于内可逆三热源热泵的有限时间热力学理论和太阳能集热器的线性热损模型，研究太阳能热泵系统的优化性能，导出太阳能集热器的最佳工作温度、系统的最大总性能系数和最大泵热率，并指出现有文献中有关这类研究的错误，所得结果可为实际太阳能热泵系统的优化设计提供一些新的理论依据。     

有限热源内可逆循环的最优性能

本文导出工作在有限高温热源和无限低温热源间,仅受传热不可逆影响的内可逆循环的最佳效率与输出功率间的关系.指出它是讨论循环最优性能的一个很普遍的基本关系式,并应用它作了多种讨论.     

多种能量转换系统的性能优化与参数设计的研究

节能、提高能效、开发新能源(包括可再生清洁能源)是今后能源发展的重点,而能量转换系统的性能优化与参数设计是高效利用能源的一个关键科学问题.结合国内外的研究现状和本研究组近年来的研究工作,介绍在磁制冷、半导体热电器件、太阳能热利用、化学机与化学泵、燃料电池及其耦合系统、电解水制氢系统、布朗马达及量子热力学循环等能量转换系统的性能优化与参数设计方面所取得的一些重要成果.     

电池在最大输出功时的负载匹配和放电时间选择

一个具有内耗散的电池模型被用来分析电池在最大输出功时的性能特性，对负载的匹配问题和放电时间的选择问题作了较详细的讨论，得到的结果对于提高电池所储存电能的利用率和改善一些电路有着指导意义。     

吸收式制冷机传热面积的优化分析

研究热阴影响下吸收式制冷机传热面积的优化问题,导出制冷机的最佳制冷系数与制冷率和传热面积间的关系,以及里佳传热面积比,并应用这些结果对吸收式制冷机的一些优化性能作了讨论。     

热传递规律对广义卡诺循环性能的影响

基于较一般的热传递规律,研究传热的不可逆性对广义卡诺循环性能的影响,导得循环的最优构形及基本优化公式。由此讨论了不同热传递规律下,广义卡诺循环所具有的共同特性和主要差别,尤其对三种常见的热传递规律下循环的最优构形作了较详细的讨论。     

新型热离子发电器件理论及其在能量转换器件中的应用

首先基于电子能量的选择机制,介绍两类具有能量选择通道的热离子电流密度方程.以能量选择通道在热载流子太阳能电池中的应用为例,揭示如何利用能量选择通道实现高效的能量转换.其次,根据半导体电子发射的基本原理,给出光增热离子发射电流密度方程,以光增电子隧穿太阳能电池为例,阐述光增热离子实现太阳能的光热集成利用的新原理.最后,根据石墨烯中电子的能量色散关系,给出石墨烯表面发射电子流密度方程,进而分析基于石墨烯热离子效应的能量转换器件的热电性能.文中结合国内外的研究现状,系统地阐明如何评估基于三类新型热离子效应的器件的热力学特性,建立优化理论,指导设计高效的能量转换器件.     

玻色—爱因斯坦凝聚（BEC）现象的研究

玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的研究是当前物理学研究的一个新热点,国内外许多学者都开展了研究。为探讨有关BEC的普遍性质和规律以及影响BEC的主要物理因素,我们研究了任意空间维数下,处于任意幂函数型外势约束中具有不同运动特征的玻色气体和费米气体的性质。导出量子态密度、巨势及其它热力学函数的普遍解析表达式,提出赝体积和普遍热波长等新概念,首次求得有外势约束的玻色气体的态方程,并揭示了BEC的一些新性质和确立了有关BEC的两个新判据,同时还发现了No/N-T/Tc曲线必为凸型的新规律,等等。所得结果有助于深入了解BEC这种新物态的特性,并为实验选择最佳外势阱的形式及其它物理参数提供一些新的理论依据。此外还简要地介绍了国内外研究动态与进展以及本研究的前景。     

三热源热泵的利润率,供热率和供热系数间的关系

该文给出三热源热泵的利润率、供热率和供热系数间的普遍关系.由此导出内可逆三热源热泵的最佳利润率与供热系数间的关系,并讨论了供热系数的优化准则.所得结论对吸收式热泵、化学热泵等一类三热源热泵的优化设计和性能改善均有一定的指导意义.