量子斯特林制冷机的回热特性

基于理想玻色气体的状态方程 ,分析以理想玻色气体为工质的量子斯特林制冷机具有非理想回热特性 ,导出循环的制冷系数和制冷量的表达式 ,并对结论进行一些有意义的讨论 ,所得结果将对低温气体制冷机的研究提供一些理论依据     

不可逆费米奥托制冷循环性能分析

基于回热式不可逆奥托制冷循环和理想费米气体的状态方程,导出以费米气体为工质的奥托制冷循环的输入功、制冷量、制冷系数等重要性能参数的表达式,以此讨论费米气体的量子简并性、回热及内不可逆性对循环性能的影响,给出以理想费米气体为工质的回热式不可逆奥托制冷循环的性能特征。所得结果有助于进一步了解经典气体奥托制冷循环与量子气体奥托制冷循环的区别和联系。     

不可逆量子自旋布雷顿制冷机最优性能

本文建立了以无相互作用1/2自旋系统为工质的不可逆量子布雷顿制冷循环模型,循环由两个等磁场过程和两个不可逆绝热过程组成。模型考虑了热阻、内摩擦、旁通热漏三种不可逆损失。应用有限时间热力学理论、量子主方程和量子半群方法,本文导出了该制冷机的循环周期、制冷率和制冷系数。应用数值计算和图例,给出了量子布雷顿制冷机的制冷率和制冷系数最优性能,并分析了量子摩擦和旁通热漏对其最优性能的影响。     

以理想玻色气体为工质的量子Ericsson制冷循环

文中基于理想玻色气体的状态方程 ,分析了以理想玻色气体为工质的量子 Ericsson制冷循环中的回热特征 ,推导出其制冷循环的制冷系数表达式。并在高温和低温条件下对制冷系数进行了讨论。这将对低温气体制冷机的研究提供理论依据。     

不可逆自旋量子制冷循环参数的优化设计

基于量子主方程和半群逼近方法，研究以许多无相互作用的自旋-1/2系统为工质的、由两个绝热和两个等磁场过程组成的不可逆量子制冷循环的一般性能特性。导出循环的性能系数、制冷率和输入功率等重要性能参数的表达式。应用数值求解，对受有限循环时间约束的制冷率进行了优化，计算了最大制冷率和相应的最佳性能参数，确定了性能系数的最佳区域和工质温度及两个等磁场过程时间的优化范围。进而详细分析了高温下循环的优化性能，所得结果被进一步推广，以致可直接用来描述由自旋-J系统为工质的量子制冷循环的性能。     

理想玻色气体狄塞尔循环效率的研究

利用理想玻色气体的态方程及其热力学性质,获得以理想玻色气体为工质的狄塞尔热机效率的普遍表达式,分析了考虑量子效应对狄塞尔热机性能的影响.通过比较得出提高实际热机效率的主要途径.所得结论可对量子简并条件下工作的狄塞尔热机的设计提供理论依据.     

以铁磁材料为工质的不可逆Ericsson制冷循环的热经济性能优化

据朗之万理论导出铁磁材料的磁化强度和熵表式,构建以铁磁材料为工质的不可逆回热Ericsson制冷循环,分析和评估该制冷循环的热经济及热力学性能,揭示有限热源、回热器效率、外磁场强度等参量对循环热经济性能及其相应的制冷率和性能系数等的定量影响。所得结果为实际磁制冷机循环参数优化设计提供参考。     

量子斯特林制冷循环性能研究

建立了以无数个无限深势阱中的粒子为工质的不可逆量子斯特林制冷循环模型。势阱中粒子在能级上的分布由吉布斯分布函数决定。该制冷循环由两个等能量过程与两个等势阱壁宽度过程组成,具有高低温热源间的热漏和不完全回热因素。导出了性能系数、致冷率、熵产率和生态学目标函数性能解析式,制冷率与生态学函数的关系曲线是回原点的扭叶型。分析了热漏系数与不完全回热因子对性能系数、制冷率和生态学函数的影响。     

变温热源布雷顿循环的功率密度优化

计入工质与高、低温侧换热器的热阻损失及压气机和涡轮机中的不可逆压缩和膨胀损失,用有限时间热力学方法,导出了恒温热源条件下不可逆布雷顿循环功率密度与压比间的解析式,借助于数值计算,研究了高、低温侧换热器的热导率分配和工质与热源间的热容率匹配对最大功率密度的影响。     

以理想费米气体为工质的量子制冷循环

本文基于理想费米气体的状态方程，分析了以理想费米气体为工质的量子Ericsson制冷循环中的回热特征，推导出其制冷循环的制冷系数表达式。并在高温和低温条件下对制冷系数进行了讨论。这将对低温制冷机的研究提供理论依据。     

Optimization criteria of a Bose Brayton heat engine

An irreversible cycle model of the quantum Bose Brayton engine is established, in which finite-time processes and irreversibilities in two adiabatic processes are taken into account. Based on the model, expressions for the power output and the efficiency are derived. By using a numerical computation, the optimal relationship between the power output and the efficiency of an irreversible Bose Brayton engine is obtained. The optimal regions of the power output and the efficiency are determined. It is found that the influences of the irreversibility and the quantum degeneracy on the main performance parameters of the Bose Brayton engine are remarkable. The results obtained in the present paper can provide some new theoretical information for the optimal design and the performance improvement of a real Brayton engine.     

Parametric optimum analysis of an irreversible Ericsson cryogenic refrigeration cycle working with an ideal Fermi gas

An irreversible model of an Ericsson cryogenic refrigeration cycle working with an ideal Fermi gas is established, which is composed of two isothermal and two isobaric processes. The influence of both the quantum degeneracy and the finite-rate heat transfer between the working fluid and the heat reservoirs on the performance of the cycle is investigated, based on the theory of statistical mechanics and thermodynamic properties of an ideal Fermi gas. The inherent regeneration losses of the cycle are analyzed. Expressions for several important performance parameters such as the coefficient of performance, cooling rate and power input are derived. By using numerical solutions, the cooling rate of the cycle is optimized for a given power input. The maximum cooling rate and the corresponding parameters are calculated numerically. The optimal regions of the coefficient of performance and power input are determined. Especially, the optimal performance of the cycle in the strong and weak gas degeneracy cases and the high temperature limit is discussed in detail. The analytic expressions of some optimized parameters are derived. Some optimum criteria are given. The distinctions and connections between the Ericsson refrigeration cycles working with the Fermi and classical gases are revealed.      

工质变比热条件下内燃机循环普适特性

用有限时间热力学的方法分析空气标准不可逆内燃机循环,导出了考虑工质变比热情况下,存在摩擦及传热损失时,由两个加热过程、两个放热过程和两个绝热过程组成的普适的空气标准不可逆内燃机循环的功率与压缩比、效率与压缩比以及功率和效率的最佳特性关系,同时由数值计算分析了工质变比热和循环过程对循环性能的影响特点,比较了工质恒、变比热时循环性能差异。所得结果包含了不可逆往复式Diesel、Otto、Brayton、Atkinson、Dual和Miller 循环的性能特性。     

谐振子量子制冷循环

本文基于量子主方程和半群方法,分析了以谐振子系统为工质的量子制冷循环中的回热特征及时间演化公式,推导出制冷系数、制冷率和输入功率的一般表达式,在高温极限下详细推导出它们的具体优化特征.这里所获得的结论可以与经典制冷循环的结论进行比较,发现有许多类似之处.     

理想玻色气体的焦汤系数

应用玻色系统的基本方程，玻色积分的特性以及热力学理论，导得理想玻色气体焦汤系数的解析表达式，详细讨论了低温下玻色气体的定压热容和焦汤系数，阐明了系统的量子本性对焦汤系数的贡献，表明理想玻色气体适用于低温制冷系统。     

二级不可逆磁Brayton制冷循环性能分析及参数优化

建立受有限速率热传导和绝热过程不可逆性影响的二级磁Brayton制冷循环模型,导出循环的性能系数和制冷率表达式,分析等磁场过程的磁场比、绝热不可逆因子、等磁中冷过程等对二级不可逆磁Brayton制冷循环最大制冷率及相关参数的影响,所得结论能为提高磁制冷机的循环性能提供参数设计参考.