喷淋蒸发翅管式冷凝器传热传质研究

采用蒸发式冷凝器可以降低制冷装置不可逆传热损失,提高机组效率。该文提出在制冷装置中采用喷淋蒸发翅管式冷凝器,分析了喷淋蒸发翅管式冷凝器的传热过程,建立其传热传质数学模型和设计计算方法,简要分析了环境温湿度、管翅结构、风速、淋水量等一些主要因素对传热传质性能的影响,为该种冷凝器的设计和应用提供理论参考。     

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…     

不可逆太阳能Stirling热机性能优化及参数分析

建立不可逆太阳能Stirling热机循环系统,研究太阳能集热器辐射对流热损、有限速率热传导,回热器的回热损失及其它不可逆因素对系统性能的影响.基于热力学分析方法和最优控制理论,导出系统总效率和集热器工作温度所满足的优化方程,确定和评估相关性能界限和优化设计参数值,并详细讨论包括与传热系数有关的综合因子、回热损失因子以及...     

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.     

混合工质匹配性能的热力学分析

利用经典热力学的基本理论,建立了传热过程不可逆损失与匹配性能之间的关系式,从理论上揭示了制冷工质与变温热源的温度匹配性能与其不可逆损失之间的内在联系和混合工质的节能机理,使热力学理论在研究不可逆传热过程中得到了充分的应用与发展。     

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.     

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。     

基于有限时间热力学的换热器构型优化研究

针对逆流换热器的换热过程,以(火积)耗散最小为优化目标,推导出冷、热流体温度的最佳分布;进而在满足最佳温度分布的前提下,得到了最小(火积)耗散、最小热阻、(火积)传递效率与总传热单元数的关系.引入数值算例,结果显示随着总传热单元数的增加,换热过程不可逆损耗减小,但减小速率也越来越小.同时也证明了(火积)理论比熵理论更适...     

关于不可逆卡诺循环一些问题的讨论

文献[1]在内可逆卡诺热机模型的基础上,考虑了绝热压缩和膨胀过程中的不可逆性,引进所谓完全不可逆卡诺热机模型,并声称对卡诺热机中的不可逆性进行了全面分析.尽管所用的“完全”、“全面”等词不尽妥当,甚至文中有些结论不对,但所引进的模型并不违背热力学基本原理,且有一定的意义,由它可初步分析传热以外的其他不可逆性对不可逆卡诺热机性能的影响.指出文献[1]中的一些问题是有必要的,但文献[2]认为“不存在这种不可逆卡诺循环”则出于误解.臆测“其他文献上对卡诺循环不讨论压缩膨胀过程的不可逆性”也不符合事实.实际上,国内外都有讨论…     

热管平板集热器设计优化

简单介绍了热管平板集热器的特点及应用前景,在分析传热的基础上,讨论各因素对传热效率的影响,从而进行优化设计。     

热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测

受不可逆损失的影响,热光伏能量转换器件在高品位热能回收与利用方面受到限制.本文揭示不可逆损失来源,提供热光伏能量转换器件性能提升方案.利用半导体物理和普朗克热辐射理论,确定热光伏能量转换器件在理想条件下的最大效率.进而考虑Auger与Shockley-Reed-Hall非辐射复合和不可逆传热损失对光伏电池的电学、光学和热学特性的影响,预测热光伏器件优化性能.确定功率密度、效率和光子截止能量的优化区间.结果表明:相比于理想热光伏器件,非理想热光伏器件的开路电压、短路电流密度和效率有所降低;优化热光伏电池电压、光子截止能量和热源温度,可提升器件的功率密度和效率.通过对比发现理论与实验结果较一致,所得结果可为实际热光伏能量转换器件的研制提供理论指导.     

热力学第二定律的量化表述及其应用例

尝试对热力学第二定律进行量化表述,通过能量在转移过程中有效能量变化的计算,当消耗的有效能变为无效能时,则用于描述不可逆过程;当有效能与功等量交换时,则用于描述可逆过程,并给出了多过程系统的第二定律计算式;介绍了有效能函数与热力学的三个能函数U、H、F的关系及其微分关系;给出了传热、摩擦、节流、冷热液体混合等7种不可逆过程和等价内可逆卡诺循环热机的有效能消耗。用有效能消耗量与输运热量的比值,定义了不可逆传热过程的有效能消耗系数η_(u,ir);用有效能转化功量与吸热量的比值定义的热机效率叩,发现传热过程的有效能消耗系数和卡诺循环热机的效率有相同的表达式,为η_(u,ir)=η=T_0(1-T_2/T_1)/T_2,不仅与热源高、低温T_1和T_2有关,还与环境温度T_0有关。     

热学中的新物理量

通过与力学、电学的比拟,在热学中引入了热量的势、势能、速度、动能等新的物理量,从而可建立热量运动的守恒方程组.热量传递是不可逆过程,耗散的是热量的"能量".以耗散最小(热阻最小)为目标函数,就能对传热过程进行优化.傅立叶导热定律是热量运动方程在不计动量变化条件下的简化.在极端(低温、超高速、纳米尺度)条件下不再适用,引入新物理量后,能阐明热波、导热系数尺度效应等"超常"物理现象.     

基于热电比拟的建筑外墙热性能分析方法

围护结构传热占建筑物总传热比例较大,准确计算墙体瞬态传热对于建筑节能具有重要意义。传统负荷计算方法主要基于数值模拟及实验,无法得出简化分析的关键参数。本文基于热电比拟及戴维南等效电路理论,得出了瞬态传热阻抗的解析表达式。针对具体案例对阻抗的关键影响因素进行了敏感性分析。最后,定义了瞬态传热的三种耗散,包括由热阻产生的不可逆耗散,由热容产生的可逆耗散,以及总耗散。本文的方法为从热力学第一及第二定律的角度来分析及优化墙体瞬态传热提供了一种新的思路。     

真空热离子发电器的性能优化和参数设计

建立一个包括外部和内部均存在传热不可逆损失的真空热离子发电模型,由阴极和阳极的能量平衡方程确定极板的工作温度,进而导出发电器输出功率和效率的一般表达式。在不同的工作条件下,对输出功率和效率进行优化,并讨论极板功函数和输出电压对系统性能的影响,获得系统的主要参数的优化选择判据。所得结果对材料的合理选择和器件的优化设计有指导意义。     

驻波型热声制冷机熵产分析

声制冷机是一种新型制冷机,具有无机械运动部件,可靠性高寿命长,采用惰性气体为工质无污染等优点．驻波型热声制冷机的声功泵热效应是不可逆过程,内部不可逆损失导致热声制冷机效率偏低,制约了热声制冷机的发展和应用．本文研究了线性范围内驻波型制冷机换热器和回热器内的可压缩振荡流动与传热过程的熵产,分析了板间距,振荡频率和温度梯度对熵产的影响。     

卡诺热机的最佳效率与功率间的关系

本文导出卡诺热机工作于不可逆传热的情况下,最佳效率与输出功率间的关系。这关系的表式是:由此,我们便可确定在给定的输出功率,热库温度和热传导系数的情况下,热机的最高效率。     

热力学与传热学的共性理论基础——可逆与不可逆过程普适的有效能方程

回顾总结了热力学与传热学共性理论基础研究的系列成果,从正视热力学第二定律、"熵产"理论在实际应用中存在的问题入手,以势能理论为依据,用相对环境平衡态的势能为基准态势能定义了能量中的有效能和无效能。这种定义具有与""相同的性质,又能从定义式直接写出有效能函数的表达式。继而利用热力学第一定律方程,推导出了普适的有效能方程、有效能率方程,并与熵方程、■耗散方程和方程进行了比较。前者方程各项都只与状态有关,都能独立计算出来,而后三个方程都有一项与不可逆过程有关的补缺项。把有效能率方程应用于传热过程,导出了传热效率的表达式;应用于实际热机系统,导出了传热与热力耦合系统的输出功率、输入热流率、效率、换热器传热系数以及热源参数之间的关系,并举例应用于系统优化设计。本文构建的热力学和传热学共性理论,为热机与换热器耦合进行热力系统综合分析和协调优化提供了理论基础。     

多孔圆肋传热传质分析

多孔肋片传热传质过程在自然界中广泛存在,本文对水在多孔圆肋中流动产生的传热传质现象进行了研究,建立了相应的物理数学模型,通过数值计算获得肋片内水的温度和流量分布,以及水沿肋长方向蒸发率的变化。讨论了外界空气温度对多孔肋片中水的流量和蒸发率的影响,并对孔隙率、长径比等因素对肋片传热传质效率的作用进行了分析．     

基于最小传热熵增的混合工质最佳组成

本根据在给定工质相变温度与热源温度最小温差点（献称Ｐｉｎｃｈ－ｐｏｉｎｔ）温差数值的前提下，通过选择工质组成，使单位传热量所引起的不可逆熵增最小，提出了一个基于最小传热熵增为目标的混合工质最佳组成的确定方法，并分析计算比较了二元混合工质和多元混合工质在减少传热熵增的不同效果，结果表明，多元混合工质比二元混合工质在减少不可逆熵增方面具有更大的优越性。