辐射对流传热对不可逆太阳能Braysson热机性能的影响

建立高温端同时辐射对流传热、低温端对流传热的不可逆太阳能Braysson热机循环新模型,探索有限速率热传导和绝热过程不可逆性等对热机循环性能的影响,基于热力学分析方法,导出热机输出功率和效率的解析表达式,数值计算结果揭示了等压温比、内不可逆参量及与热传导系数和面积有关的匹配参量等对热机性能特性的影响,所得结论不仅能导出其它不可逆太阳能热机的优化性能.且可为太阳能热机的参数设计和性能评价提供新理论参考.     

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.     

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.     

一类不可逆热机的热经济学优化性能

基于一类不可逆热机的一般循环模型,以每单位成本的功率输出作为热经济学目标函数,研究投资成本、燃料成本、其它费用成本和几种主要不可逆性对热机性能的影响。导出热机效率和热经济学目标函数间的基本优化关系。由此计算了最大热经济学目标函数及其对应的热机性能参数,给出了在不同传热规律下热机的基本优化关系。确定了热机的最佳工作区域和重要性能参数的界限。     

线性唯象传热定律下斯特林热机性能极限分析

建立了存在热阻、热漏、回热损失和机械损失的斯特林热机模型,研究在线性唯象传热定律qα△(T-1)下,热机的轴功率和制动热效率特性,导出了轴功率及制动热效率的表达式,用数值计算分析了热漏、回热损失和机械损失等不可逆因素对热机性能的影响.所得结果可为斯特林热机的优化设计提供一些新的理论指导.     

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.     

关于不可逆卡诺循环

本文指出，“不可逆卡诺循环”（见《大学物理》１９９２年第２期）一文中所介绍的不可逆卡诺循环是Ｅ１－Ｗａｋｉｌ在１９６２年的贡献，并且这种模型与实际热机特性不符，因而是不完备的，最后给出了一种较为完备的不可逆卡诺热机械型及其基本优化公式。     

卡诺循环的拓宽与发展

普通物理学（现称大学物理）中所讲的卡诺循环,是理想化的可逆循环,可称为可逆卡诺循环。其循环效率可表示为 ηｃ＝ ｌ— ＴＬ／ ＴＨ式中ηｃ表示可逆卡诺热机效率,ＴＬ、ＴＨ分别表示低温源、高温热源的温度． 但是,任何一台实际热机,都不可能像可逆卡诺热机那样进行理想化的循环,不可能无限缓慢地运行,不可避免地要受到一些不可逆因素的影响,都或多或少存在“不可逆损耗”,因此,实际热机的效率都比理想化的可逆卡诺热机效率低得多．为了贴近实际,有必要探讨不可逆卡诺循环效率、建立有关不可逆循环的理论．基于这种考虑,不…     

不可逆卡诺型制冷循环性能的优化

1引言 一些文献中不考虑热漏的特殊效应，建立不可逆制冷循环模型，但研究表明，这种模型是不完备的．在实际循环中，热漏不仅影响制冷机的最优构型，而且影响制冷机的制冷率、制冷系数特性．本文讨论在考虑实际热阻、热漏条件下，不可逆卡诺制冷循环性能的优化．     

非线性二极管系统构成的不可逆热机性能特征分析

研究了一个非线性二极管系统构成的不可逆热机的性能,它是由分别处于两个温度不同的热库中,完全相同的两个非线性二极管反向连接后并联上一个电容器组成的.运用非线性系统涨落理论计算出从两个热库中吸收的热流,考虑热漏损失后得出热机的功率和效率.通过数值模拟可以绘出热机的性能特征曲线以及优化性能参数随两热库温度比等主要参量的特征曲线.分析了二极管的非线性强度、热漏损失和温度比对热机性能特性的影响.最后,讨论了理想二极管热机的性能特征.     

以一维谐振子势阱中的单粒子为工质的量子热机性能分析

建立了以一维谐振子势阱中的单粒子为工质的量子热机模型.当势阱壁宽度和粒子的量子态缓慢改变时, 该热机类似于经典卡诺热机对外做功.假设势阱壁移动速度非常缓慢并且考虑热漏, 推导出量子热机循环的输出功率和效率等重要性能参数的一般表达式.通过优化分析, 获得了热机循环中各主要性能参数的最佳优化值和优化区间.     

卡诺制冷机的最佳制冷系数与制冷率间的关系

一、引 言 众所周知,可逆卡诺热机的效率为而可逆卡诺制冷机的制冷系数为然而,实际热机的效率或制冷机的制冷系数,都不象理想可逆机那么大,其主要原因是要实现理想的可逆卡诺循环,循环的等温部分必须以无限缓慢的速度进行.否则由于热阻的存在,循环就必须在不可逆导热的情况下进行.而实际热机或制冷机总是在有限时间内完成循环的,它难兔要受到热阻的影响.因此,为了使热力学理论能更好地指导实际热机或制冷机的工作,必须考虑有限时间的热力学问题. 自从Curzon和Ahlborn 发表《最大功率输出时卡诺热机的效率》一文后[1],这个问题引起了人们的…     

热漏、内不可逆性和导热规律对制冷机最优性能的影响

１引言有限时间热力学研究制冷循环性能已取得了一批成果。已发表了热阻加热漏模型［１－４］、热阻加内不可逆模型问研究各种损失对卡诺循环性能的影响。本文作者用一常数项ｑ表示热漏流率,用常系数表示热阻和热漏外的其余内不可逆性,建立了一类广义不可逆制冷机模型［６－７］,并分析了牛顿传热定律下的最优性能。本文将基于此模型和较为普遍的导热规律,导出制冷机的制冷率、制冷系数最佳特性关系。２广义不可逆卡诺制冷机及其最优性能考虑一类工作在两个恒温热源之间的定常态流卡诺制冷机,循环中存在热阻、热漏和其它内不可逆性［６…     

热声热机和斯特林热机振荡现象的网络描述

热力学循环的实质是一种非等熵的循环 ,热声热机和斯特林热机振荡现象在满足热力学循环一般规律的同时 ,而各有其特殊性 ,故其各自的振荡本质是有差异的 ,用于描述两者的网络模型也必然有差异。     

热漏对内可逆卡诺循环性能的影响

本文在内可逆卡诺循环的基础上，进一步讨论热漏对循环的影响。结果表明，考虑热漏很有意义，可使循环的功率－效率特性与实际热机的观测性能相符，并可得到一些更为精确的新结论。     

热漏、内不可逆性和传热规律对卡诺热泵最优性能的影响

1引言有限时间热力学研究的基本模型为内可逆模型，而实际装置往往存在热漏、摩擦、涡流等不可逆损失。本文基于一种普遍传热规律qOC凸（T）n，建立了包括上述不可逆因素的不可逆模型，导出热泵供热率与供热系数的最佳特性关系。该关系包括不同传热规律和不同损失项的模型下的多种结果。2不可逆热泵模型考虑工作于两恒温热源问的定常态流热泵，其循环满足如下条件：（1）该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，这四个过程一般为不可逆。（2）传热是在有限温差下进行。设高、低温侧热源和工质工作温度分别为：TH、TL、THC、TLC，这…     

不可逆双谐振通道电子热机生态学性能优化

建立了考虑电子源间热漏的不可逆双谐振通道能量选择性电子热机模型,联合统计力学和有限时间热力学理论,导出了系统的功率、效率、熵产率、生态学函数等主要性能参数的表达式。由数值计算对系统的生态学性能进行了分析和优化,得到了功率、效率、生态学函数等特性参数的最优区间和相互关系;获得了热漏、中心能量位置等设计参数对系统最优性能的影响特点。所得结果对多层固态热离子装置等实际电子机系统的设计和运行具有理论指导意义。     

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。     

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。     

周期性双势垒锯齿势中温差驱动的布朗热机

研究了周期性双势垒锯齿势中, 布朗粒子在外力作用下沿空间坐标方向交替地和高、低温热库接触构成的布朗热机的热力学性能. 考虑布朗粒子动能的变化以及高、 低温库之间热漏的存在, 通过数值计算分析势垒高度、势比、外力等参数对布朗热机效率的影响. 研究表明：当考虑热漏时, 布朗热机始终是不可逆的, 效率小于卡诺效率; 并且当热漏很小时, 势比的增大在一定程度上可提高布朗热机的效率; 其功率与效率之间的关系曲线为闭合线. 当不考虑热漏时, 其功率与效率之间的关系曲线为开型线, 但由于布朗粒子动能的变化引起的不可逆热流, 热机的效率依然小于卡诺效率. 关键词： 布朗热机 双势垒锯齿势 热漏 热力学性能