七年级“热机”的教学

七年级研究热机的基本目的,是扩大学生关于功变为热、热变为功的概念,扩大能的转变和能量守恒定律,并使学生认识热机的构造和热机的各个部分的相互作用。气体作功问题和提高热机效率问题是在九年级学习。但是在七年级根据气体的分子结构、     

换气式空气热机实验

换气式空气热机是在其工质状态作循环变化过程中与外界有气体交换的一种热机.本文对其工作过程给出了一种物理解释.即它的高低温热源皆不能用单一温度的热源来表示.由于热机对外做功环节是整体工质所完成的,而外界对热机做功环节是对缸内部分工质所进行的,因此在一个循环过程中工质对外界所做的功比外界对缸内部分工质所做的功多,故这种热机能够实现自持工作.     

如何提高热机效率教学问题的探讨

在物理教学中研究如何提高热机效率问题,具有实际意义．1热机效率在生产技术中,需要将热与功之间的转换持续的进行下去,这就需要用到循环过程．能够实现热功转换过程的装置叫热机．热机效率是热机效能的一个重要标誌,即热力学系统从     

带有Dzyaloshinski-Mariya相互作用的两比特纠缠量子Otto热机和量子Stirling热机

研究了以带有Dzyaloshinski-Mariya(DM)相互作用的两比特自旋体系为工质的量子纠缠Otto热机和量子Stirling热机.两种不同热机在各自的循环过程中,通过保持其他参量不变,只有DM相互作用发生改变,从而分析热机循环中DM相互作用与热传递、做功以及效率等热力学量之间的关系.研究结果表明:DM相互作用对两种热机的基本量子热力学量都具有重要的影响,但量子Stirling热机由于回热器的使用,其循环效率会大于量子Otto纠缠热机的效率,甚至会超过Carnot效率;得到了量子Otto纠缠热机和量子Stirling热机做正功的条件.因此,在这两个纠缠体系中,热力学第二定律都依然成立.     

行波型热声热机的研究进展

Ceperley首先提出了行波型热声热机的概念 ,此后许多研究者对此类型的热机进行了理论及实验研究。文中对行波型热声热机的发展历史、研究现状及应用前景进行了简要介绍     

近临界区CO_2对热声谐振管性能的影响分析

谐振管是热声热机的主要部件之一,减小声功在谐振管中的耗散对改善热声热机输出特性具有积极意义。由于近临界区流体的热物性具有特殊性,用其作为工质时将会对谐振管内的声功损耗产生重要影响。本文对声功在以近临界区CO_2为工质的谐振管中的损耗情况进行了计算和分析。结果显示,在本文的计算条件下,相较于压力较低的CO_2,采用近临界区CO_2作为工质可降低谐振管内的声功损耗,并在工作压力略低于临界压力时,谐振管内的声功损耗可达到最小值.此外,在保持谐振频率不变的情况下,采用近临界区CO_2作为工质可一定程度上缩短谐振管的长度。     

量子干涉增强发动机功率

<正>对于由原子组成的微观发动机,有一种全新的增强发动机功率的方法,即量子增强。英国牛津大学的James Klatzow及其同事,用一组钻石中的氮晶格空穴(NV)中心组成热机,首次对量子功率增强进行了测量。经典热机通过完成一系列冲程将热能(热)转换成机械能(功)。量子热机以相似的方式工作。不同的是,量子发动机的工作介质,其作     

线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率

热机性能的优化是热力学领域的一个重要问题,而工质与热源之间的传热过程是热机工作时产生不可逆的主要来源.本文在引入功率增益和效率增益两个重要参数的基础上,基于一个简化的Curzon-Ahlborn热机模型并利用合比分比原理,给出了线性与非线性传热过程的热机在任意功率输出时的效率表达式,结合数值计算详细讨论了热机在任意功率输出时的特性.研究表明,参数ξ作为功率增益δP的函数存在两个分支:在第一分支上(不利情形),效率呈现出单调变化特征;在第二分支上(有利情形),效率随着的δP变化是非单调的且有最大值.随着传热指数的增加,热机的工作区域减小,这源于非线性传热过程包含热辐射所致.进一步发现功率-效率关系曲线存在权衡工作点,热机在该点附近工作能够实现最有效的热功转换.研究结果有助于深入理解具有不同传热过程热机的优化执行.     

行波热声发动机的优化设计

对行波热声发动机进行了优化设计 ;对回热器内部的功的损失和回热器的热漏损失进行了分析 ;给出了行波热声热机回热器的优化结构 ;对于设计行波型热声发动机有非常重要的理论指导意义。     

基于场协同理论的热声回热器数值研究

热声回热器是热声热机的重要部件。基于Rayleigh准则,提出回热器内流固之间的对流换热强度是影响热声热机整体性能的重要因素。利用改进的数值模型,模拟了平行板叠内回热器的速度与温度分布特性,并分析了板叠内部对流换热及整机性能之间的对应关系。此外,基于强化对流传热的场协同理论,提出了4种新型结构的异型回热器,并分别对其换热性能与热声转换性能进行了对比分析研究:表明采用混合型回热器的热声热机具有更优越的工作性能,输出声功的压力振幅较普通结构回热器可提高2.8%。研究结果验证了热声回热器内部对流换热强度与热声热机性能呈正相关性,通过改良回热器结构可有效提高热声热机的热声转换性能。     

传热和内不可逆性对太阳能热机循环性能的影响

本文建立太阳能热机系统的一般循环模型，探讨传热和内不可逆性因素对其循环性能的影响；在不同的热传递规律下优化系统的各主要性能参数，对系统的效率、集热器的工作温度和热机中高、低温热交换器的传热面积比作了较深入的分析，从而获得一些有意义的新结论。     

斯特林热机的基本优化关系及功率和效率界限

1前言近年来,有些学者应用有限时间热力学研究斯特林热机的优化性能,获得一些比经典热力学界限更有意义的新性能界限。但至今为数还较少,应继续开展研究。特别是有人提出“21世纪是斯特林热机的世纪’巾一］。本文将进一步研究受热阻、热漏和回热损失三种主要不可逆因素影响的斯特林热机的优化性能,导出热机的基本优化关系及功率和效率界限。结果表明,热漏的存在使斯特林热机的优化性能与无热漏时的有质的差异,而在热阻和回热损失的基础上再考虑热漏的影响,其结果将可反映出实际热机观测性能的主要特征【’,‘］,从而对实际更有指…     

关于1+1对转涡轮中热痕现象的研究

热痕现象深刻影响涡轮叶片的热负荷,关于该现象的研究成果将对提高涡轮前温度、优化发动机燃烧室与涡轮叶排周向相对位置等起到促进作用。本文采用无粘时间精确解对热痕现象在所设计１＋１对转涡轮中的作用做了初步研究。     

Maximum obtainable specific power of high-temperature waste heat engines

An endoreversible Carnot cycle is presented in this paper for a heat engine using higt-temperature waste heat. The endoreversible Carnot cycle is a modified Carnot cycle, where the heat-transferred between the heat engine and its surroundings is the only irreversible process. Since the energy input (waste heat) to the heat engine is free, the cost of the output power of the heat engine depends mainly on the size of the heat exchangers. A specific power, power per unit area of heat exchanger surface area, is adopted as the objective function for the performance analysis of the heat engine. The relation between the maximum obtainable specific power and the temperature range in which the high-temperature waste heat engine operates is found.     

一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机

研究了一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机模型. 用粒子的概率主方程来描述粒子在晶格中的动力学特性, 推导出热流、 功率和效率的表达式. 通过数值计算分析势垒高度、 外力和温比对热流以及热机功率和效率的影响. 研究表明: 在粒子稳态概率流为零时, 存在非零的热流从高温库流入低温库, 类似于经典不可逆卡诺模型中的热漏; 热漏的存在使得热机的效率远远小于卡诺效率, 功率与效率之间为闭合的关系曲线, 热机为不可逆热机; 对热机性能参数进行优化, 可以使热机工作在最优性能状态下.     

蓄热式催化重整氢发生器的研究

本文提出了一种可用于内燃机的新的制氢方案。以往的研究者只关心一方面,主要研究催化重整制氢,或者是蓄热式换热等。蓄热式催化重整氢发生器是将这两点结合,即蜂窝状蓄热体与重整反应结合起来所设计的。它既有催化重整反应器的优势,又有蓄热体的优势,可以利用蓄热体的快速换热性质,快速地产生氢气,是一种新型氢发生器。     

以广义Redlich-Kwong气体为工质的不可逆回热式斯特林热机循环输出功率和效率

研究了热阻、回热损失和热漏等多种不可逆因素对以广义Redlich-Kwong气体为工质的斯特林热机性能的影响,给出了斯特林热机输出功率和效率的具体表达式并分析非理想回热特性及循环主要性能参数(如循环体积比及工质高低温比等)对循环输出功率和效率的影响.同时指出,只有在理想回热及无热漏的情况下,气体斯特林热机的效率才能达到卡诺效率.     

HEAT TRANSFER REGIMES IN THE COOLANT PASSAGES OF A DIESEL ENGINE CYLINDER HEAD

An investigation aimed at identifying the heat transfer regimes present in the valve bridge coolant passages of a diesel engine cylinder head is reported. An inverse heat conduction method utilizing experimental results along with a finite-element model was developed and applied. The sensitivity of the results to uncertain boundary conditions is discussed and found to be minimal. Locations where local boiling occurs were identified.     

Thermodynamic Performance Characteristics of a Brownian MicroscopicHeat Engine Driven by Discrete and Periodic Temperature Field

A Brownian microscopic heat engine with a particle hopping on a one-dimensional lattice driven by a discrete and periodic temperature field in a periodic sawtooth potential is investigated. In order to clarify the underlying physical pictures of the heat engine, the heat flow via the potential energy and the kinetic energy of the particles are considered simultaneously. Based on describing the jumps among the three states, the expressions of theefficiency and power output of the heat engine are derived analytically. The general performance characteristic curves are plotted by numerical calculation. It is found that the power output-efficiency curve is a loop-shaped one, which is similar to one for a real irreversible heat engine. The influence of the ratioof the temperature of the hot and cold reservoirs and the sawtooth potential on the maximum efficiency and power output is analyzed forsome given parameters. When the heat flows via the kinetic energy isneglected, the power output-efficiency curve is an open-shaped one,which is similar to one for an endroeversible heat engine.     

温库边界对布朗热机性能的影响

研究了单势垒锯齿势中,布朗粒子在外力和空间周期温度场作用下构成的布朗热机的热力学性能.考虑布朗粒子动能变化以及高、低温库之间热漏引起的热流.用Smoluchowski方程描述粒子在黏性介质中的动力学特性,推导出高、低温库的热流以及热机功率和效率的解析表达式.通过数值计算分析势垒高度、外力和温库边界对热机性能的影响.研究表明:由于动能变化和热漏引起的不可逆热流的存在,布朗热机为不可逆热机,热机的功率效率特性为一闭合的关系曲线;势垒边界与温库边界重合时,热机的功率达到最大值;通过改变温库边界的位置,可以在一定范围内提高热机的效率,但同时减小了热机的输出功率.