Q∝(ΔT~n)不可逆卡诺冰箱生态性能优化

一、Q∝(ΔT~n)时不可逆卡诺制冷机的生态学性能优化（论文文献综述）

陈林根,夏少军,冯辉君^[1]（2019）在《不可逆循环的广义热力学动态优化研究进展》文中研究指明本文在简要回顾有限时间热力学、熵产生最小化理论、理论、广义热力学优化理论的基础上,从理论热力循环（包括恒温热源理论热机循环,变温热源理论热机循环,串接、联合和多热源理论热机循环,具有非均匀工质的理论热机循环,多级热力循环）、理论化学机循环（包括单级等温化学机循环,单级非等温化学机循环,多级等温化学机循环,多级非等温化学机循环）、工程热力与化学循环（包括活塞式加热气缸膨胀过程,内燃机循环,光驱动发动机循环）、商业机循环等不可逆循环动态优化研究方面介绍了广义热力学优化理论的研究进展,最后指出除在研究对象范围和研究内容方面进一步拓展与细化外,追求物理模型的统一性、优化方法的通用性和优化结果的普适性是广义热力学优化理论的另一重要发展趋势,包括建立广义机模型.

戴东东^[2]（2019）在《基于斯特林循环的能源系统热力学分析及优化》文中研究表明随着科学技术和生态文明的进步,人类越来越重视环境的保护和能源的可持续发展。化石燃料的燃烧对环境造成了很大的危害,人类在不断探索清洁能源以及有效的能源利用方式。作为一种高效、清洁、运行平稳安静的能源转换装置,基于斯特林循环的斯特林发动机在清洁能源利用方面有着深厚的潜力。斯特林发动机的理论研究和优化设计对斯特林发动机的生产和应用有着重要的指导意义。在斯特林发动机的重要部件——回热器方面,本文考虑了工质与固体骨架之间的温差,分析了传热导致的不可逆性,建立了回热器的有限时间热力学模型。针对均温分布的回热器模型,得到了回热效率的表达式以及回热效率限,证明了均温回热器的回热效率不会大于50%。针对非均温分布的回热器模型,使用有限时间热力学的方法得到了两种情况下该模型的回热效率表达式以及回热效率限。针对这几种不同的模型分析了热力学参数对回热器效率以及斯特林发动机功率和效率的影响。在斯特林发动机循环的研究方面,本文考虑了工质与高低温热源的传热不可逆性、回热损失和热漏损失等不可逆性对循环的影响,使用有限时间热力学的方法建立了斯特林发动机的模型。基于膨胀和压缩过程是等温过程的假设,在前人的基础上对斯特林发动机进行分析,建立了斯特林发动机的一种有限时间热力学等温模型。基于膨胀和压缩过程是多变过程的假设,使用有限时间热力学的方法建立了斯特林发动机的多变模型,并得到了膨胀和压缩过程的多变指数的表达式。基于曲柄匀速转动的假设,建立了一种基于工质体积正弦变化的有限时间热力学模型,得到该模型膨胀和压缩过程的两个常微分方程并进行数值求解。分析了热力学参数对斯特林发动机模型的性能影响,为斯特林发动机的设计优化提供了一定的参考。在斯特林发动机的优化方面,本文采用了智能优化算法对斯特林发动机模型进行了多目标优化。由于不同的优化目标之间可能存在的矛盾关系,传统的单目标优化方法优化某个目标时会导致其它目标处于较劣值,因此多目标同时优化方法在工程应用中更具有实际的指导意义。本文首先采用了遗传算法对线性唯象定律下的斯特林发动机模型进行了多目标优化。然后,将基于拥挤距离的多目标粒子群算法应用于斯特林发动机模型的优化设计上。由此,对斯特林发动机的有限时间热力学多变模型进行了以功率和效率为优化目标的双目标优化,对斯特林发动机有限时间热力学等温模型进行了以效率、功率和生态学性能指标为优化目标的三目标优化。将多目标优化和单目标优化的结果进行对比后发现,经过多目标优化的斯特林发动机优势明显,更具有实际的指导意义。在基于斯特林循环的复合系统研究方面,首先提出了一种基于斯特林循环的太阳能制冷系统,该系统使用碟式太阳能集热器来收集太阳辐射能并将其转化为热能,转化后得到的热能通过斯特林发动机进行热功转换,得到的功驱动斯特林制冷机进行制冷。通过考虑系统中部件的传热、回热、热漏等不可逆损失,建立了该系统的有限时间热力学模型,分析了太阳辐射强度、太阳能集热器的光学效率以及斯特林发动机高、低温侧热导对系统性能的影响。此外,本文基于能源的梯级利用提出了一套基于斯特林发动机的膜蒸馏系统。该系统由斯特林发动机和直接接触式膜蒸馏系统构成,利用斯特林发动机的余热来驱动直接接触式膜蒸馏系统从而起到发电、蒸馏的双作用。考虑了在斯特林发动机和膜蒸馏系统中传热的不可逆性,采用有限时间热力学的方法建立了系统的不可逆模型并分析了有关工作参数对系统性能的影响,从而指导该复合系统的优化设计。

王寿海,云慧敏,章超明,吴锋^[3]（2019）在《线性唯象传热下的斯特林制冷机的Ω函数优化》文中提出以线性唯象传热规律为基础,建立了不可逆斯特林制冷机的相关模型,结合热阻、热漏、回热损失等一些不可逆因素,将能使性能系数和制冷率达到平衡的Ω函数作为目标,对斯特林制冷机进行有限时间热力学优化。数值计算的结果表明:不可逆因素A1和热漏越小,Ω函数所取得的极值越大。在温比相同的条件下,制冷率和性能系数不能在同一工况下取得最大值,故而通过协调优化,使Ω函数在某一工况下存在极大值,进而实现制冷循环性能最佳,并最终对实际斯特林制冷机的发展和改进提供理论指导意义。

章超明^[4]（2019）在《热声发动机的多目标优化》文中研究说明热声机械是一种新型的动力转换装置,可靠性高、灵活性好,在民用科技、军事、航空航天、电子信息技术、生物医疗等多方面展现出巨大的潜力。同时,针对低品位能源利用以及环境友好性,可显着降低当今社会对石油能源的倚赖,从而有效缓解空气污染。本文在前人的工作基础上,应用有限时间热力学理论进行热声发动机的多目标协调优化,将?效率、输出功率、熵产率等纳入多目标的优化范畴,以寻求热机的热力学参数最佳折衷,并讨论了低品位能源——太阳能驱动的热声发动机的循环性能。其主要内容如下:1、针对理想条件下的热声微循环的多目标优化,在有限时间内对不可逆热机微循环模型的输出功率、?效率之间的关系进行了分析。讨论了?利润率、生态学目标等与振荡温度以及纵温梯度之间的关系,利用智能优化算法来寻找在理想循环下热声微循环的最佳工况以及功率、熵产之间最佳协调点。2、针对实际状态下的热声微循环的多目标优化,导出了有限时间内的实际的不可逆热机微循环模型的输出功率、?效率的解析式,推导并分析了?利润率、生态学目标相对于恒压吸热体积比及循环压比之间的特性关系。通过利润率和生态学目标来寻求?输入率、?输出率和功率、熵产率之间的协调平衡点,讨论了不可逆性对热机性能的影响。并通过加权和法建立多目标优化函数,分析了输出功率、循环熵产率之间的最佳耦合效果。3、针对热声整机循环的多目标优化,引入了热弛豫因子建立了复指数传热规律下的不可逆卡诺型热声热机的优化模型。推导出复指数传热规律下的功率目标和?效率目标,引入中间函数Z目标进行了耦合分析,采用最小-最大法对热机的Z目标和生态学E目标进行了多目标耦合优化,研究结果体现了输出功率、?效率以及熵产率的联合协调优化性能。4、针对太阳能驱动的热声发动机的热力学性能优化,推导出了太阳辐射热模型下的复指数传热热声热机的输出功率和整机全效率的优化解析式,讨论了内不可逆性对整机性能的影响。分析了温比因子对单一热效率的影响,讨论了集热器温度对整机热效率的影响,并总结出集热器端的最佳工作温度。

李保德^[5]（2017）在《基于遗传算法的低品位能量利用系统多目标性能优化》文中提出高效、合理、深度地回收利用工业余热资源对提高我国能源利用率有着重要意义,低品位能量利用系统的实际性能直接决定着余热回收效率的高低,因此对其进行性能优化至关重要。为满足实际需求,多数情况下需要对系统的多个目标综合考虑。本文以温度低于200℃的工业烟气为热源,基于MALAB环境下的NSGA-II多目标遗传算法和TOPSIS选择算法对ORC系统、Kalina循环、电化学循环进行多目标性能优化研究,为系统在实际应用中设计参数的优化及循环工质的选择提供参考。本文首先以ORC系统的输出功率和?效率为多目标优化函数,分析不同工质和热源温度对输出功率、热效率、?效率和?损失等性能的影响。优化结果表明,最大输出功率和最大?效率两个优化目标相互制约,工质R245fa、n-pentane和R245ca能更好地协调两者的关系,其中工质R245ca的输出功率和?效率与最大值相比仅分别降低0.37%和4.22%。工质的蒸发温度越高,系统的输出功率和?损失也越大;工质的极限温度越高,相应的热效率和?效率也越大。Kalina循环理论上比ORC系统具有更高的效率,本文也对Kalina循环（KCS-11）进行了?分析和多目标优化,提出内部?效率和外部?效率的概念,分别了研究蒸发压力和基本溶液氨浓度对系统内部?效率和外部?效率的影响。多目标优化的结果表明,存在基本溶液氨浓度和蒸发压力的最优组合使系统处于最合适的运行工况,此时输出功率与最大值相比仅降低0.7%,而?效率则为折中值。Pareto前沿的关系式拟合表明,?效率—功率的性能曲线和功率—?效率的性能曲线均满足4阶多项式。其次,电化学循环在低品位余热回收方面也具有很大的应用潜力,本文基于有限时间热力学和遗传算法,考虑过程的持续时间、有限温差传热、回热损失及热源之间的漏热量等因素,系统地分析电极材料、换热器性能和冷热源的温度比对电化学制冷机的功率消耗、制冷功率和性能系数等参数的影响,并基于χ准则将制冷机传统的工作区间细分为两个更加具体的子区间。最大的χ准则优化下,选择具有更大的等温系数和电容量密度、更小的内阻和比热容的电极能提高电化学制冷机的综合性能;高性能的换热器不能显着提高制冷机的性能系数,电池的内阻不应大于0.05Ω,最合适的电容量密度为41.7mA·hg-1;存在最优的换热器热导（Kh=40 WK-1和Kc=160 WK-1）使性能系数最大,且最大值均为1.27。此外,本文基于能量的梯级利用原则提出了ORC和电化学循环耦合的梯级系统,并对其进行了多目标优化研究。模拟结果显示,梯级系统显着提高了余热的综合回收效率,虽然ORC子系统的输出功率低于电化学循环子系统,但其热效率和?效率均明显高于后者。多目标优化与最大输出功率优化的结果相比,梯级系统的总输出功率仅降低1.16%,而总?效率增加2.23%;与最大?效率优化的结果相比,总?效率降低2.06%,但总输出功率增加19.27%。最后,在电化学制冷机的应用方面,本文提出了利用废热温差发电器驱动的电化学制冷系统。数值计算结果表明,与TGM-127型系统相比,虽然HZ-2型系统的热电转换性能处于劣势,但其体积和重量明显减小,更适合应用在汽车、卫星等领域。

隆瑞^[6]（2016）在《不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究》文中研究表明当前我国的能源供应主要由化石燃料的燃烧提供。燃烧排放的有害气体含硫化物和PM2.5颗粒物等,造成了日益严重的环境问题,对人类和自然的可持续发展造成了严重的危害。此外,日常消耗的电能中有15%被制冷系统所消耗,故改善制冷系统的性能对节能减排具有重大意义。对热力循环（热机和制冷机）的优化、改善以及对清洁能源、余热资源的利用为上述问题提供了良好的解决方案。在热力循环的理论研究方面,本文首先研究了一般化具有内部耗散和非等温过程的热力循环模型,获得了热机和制冷机在不同的优化准则（Z准则、生态学准则和Ω准则）下的效率限（热机）和性能系数（COP）限（制冷机）。其次,本文基于最小非线性模型研究了热机和制冷机在生态学准则和Ω准则下的效率限和COP限,并进一步探索了最小非线性模型和低耗散模型的联系。为研究微观系统的性能,本文提出了一个统一的基于先验概率的微观热机模型,其可以描述基于先验概率的量子热机和布朗运动热机,研究了该模型在最大功率时的效率。在对微观制冷机的研究中,本文系统地分析了费曼棘轮-棘爪制冷机在最大制冷率、最大COP和χ准则下的性能。同时,本文研还究了冷源受到挤压作用时,量子Otto制冷循环在χ准则下的性能,结果表明挤压作用会使冷源远离平衡态,其COP仍为CA性能系数。在实际系统的研究方面,对于有机物朗肯循环系统（ORC）,本文首先提出了内部（火用）效率和外部（火用）效率的概念,以此来研究工质对系统性能的影响,并提出了一个简化的内部（火用）效率模型。当工质临界温度较低时,ORC系统的蒸发温度较高,从而系统具有较高的（火用）效率。其次,新型热力循环也为余热资源的回收利用提供了一种良好的解决方案。本文基于有限时间热力学研究了电化学循环和热释电循环的性能。结果表明这两种循环都比较适合于低品位余热资源的回收,如汽车尾气等。一般而言,系统不同的评价指标不能同时达到最大值,例如功率和（火用）效率。对此,本文基于NSGA-Ⅱ算法,以最大功率和最大（火用）效率为优化目标,研究了连续电化学循环在多目标优化时的性能,并与相应的单目标优化结果相比较。结果表明多目标优化手段能更有效地协调系统不同的性能准则。在复合系统研究方面,提出了基于太阳能发电和制冷的系统。首先本文利用复合抛物面集热器收集太阳能,以此来驱动由固体氧化物电解（SOE）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）组成的热机发电,研究了SOE和PEMFC工作温度和太阳辐射强度对该太阳能发电系统性能的影响。另外,本文研究了太阳能光伏（PV）驱动电化学制冷机的太阳能制冷系统,研究了热源、冷源温度、PV工作温度和太阳辐射强度对该太阳能制冷系统的影响。结果表明,本文所提出的太阳能发电和制冷系统非常适合于偏远地区和外太空空间站等应用场合。在余热资源的有效利用方面,一般单一的循环系统不能充分利用余热资源的热能。针对此问题,本文对传统的连续性电化学循环系统进行了改进,提出了双级电化学循环系统。在热源温度为393.15K时,双级电化学循环系统的最大输出功率比单级电化学循环系统高50.11%,发电效率提高了13.31%。同时,本文研究了利用TREC系统回收燃料电池的热能,结果表明混合系统的最大输出功率比单一的PEMFC高6.85%-20.59%,发电效率比单一的PEMFC系统高4.56%-13.81%。最后,本文也研究了由ORC和TREC系统组成的梯级利用系统来回收余热资源的热能。当热源进口温度为423.15K时,工质为R141b时,梯级利用系统比单一的ORC利用系统的功率高62.3%,比单一的TREC系统的功率高5.2%；梯级利用系统的（火用）效率比单一ORC系统的高14.7%,比单一TREC系统的高7.3%。

朱小芹,眭永兴^[7]（2014）在《线性唯象传热时不可逆卡诺制冷机的生态学最优性能》文中指出以反映制冷机制冷率与熵产率之间最佳折衷的"生态学"准则为目标,综合考虑热阻、热漏及工质内不可逆性,导出了时不可逆制冷机的生态学最优性能,由数值算例对不同损失情况下制冷机的性能变化规律进行了比较分析,本文结果对实际制冷机的设计工作具有一定的理论指导意义。

石雪^[8]（2013）在《跨临界CO2热泵的有限时间热力学分析与优化研究》文中研究指明热泵在空调领域的应用可以降低建筑耗能。采用自然工质CO2的跨临界热泵循环具有减小臭氧层破坏和缓解全球变暖的作用。但由于跨临界CO2热泵的供热系数与常规工质相比偏低，因此本文进行跨临界CO2热泵的有限时间热力学分析与优化研究，探讨其性能提高的途径。CO2的临界温度低，所以须采用跨临界循环。在给定工况下，进行了跨临界CO2热泵的热力学第一定律和第二定律的理论分析。研究气体冷却器出口温度、蒸发温度和压比等对热泵整体供热系数的影响以及热泵各部件的损，结果表明：CO2在超临界状态下的冷却过程，其温度会发生滑移，这与冷却水加热过程中的温度上升匹配，不可逆损失小。改进CO2压缩机的工作性能是提高系统整体性能的重要途径。实际运行中，还存在很多不可逆性。本文采用有限时间热力学方法，通过模型建立和理论推导，分析内可逆跨临界CO2热泵的泵热率、供热系数、熵产率、效率及经济性等循环性能指标。指出增加冷、热端传热性能比，或减小热源温差可以减小系统的不可逆损失；热泵系统的供热系数与泵热率有关；不同的传热规律影响系统最大利润率点的产生位置。在最大利润率时，供热系数界限始终存在，且介于可逆界限和有限时间热力学界限之间。本文还建立不可逆量子CO2热泵循环模型，依照量子主方程和半群方法，得出此量子热泵的输入功率、泵热率、供热系数、熵产率和生态学函数。它们的关系曲线由于热漏的存在，由类抛物线型演变成扭叶形。当放弃较小量泵热率时，循环在很大程度上降低损率，并增大供热系数。这表明跨临界CO2热泵的生态学优化目标函数既是泵热率和供热系数之间的最佳折中，也是输出率和熵产率之间的最佳折中。通过以上研究，从经典热力学和有限时间热力学等角度，明确了跨临界CO2热泵的性能提升途径，为跨临界CO2热泵的应用提供理论依据。

杨博,陈林根,孙丰瑞^[9]（2010）在《线性唯象传热规律下广义不可逆卡诺热机生态学性能系数优化》文中研究说明以反映热机循环输出功率和火用损失率之比的生态学性能系数（ECOP）为目标,用有限时间热力学理论和方法研究广义不可逆卡诺热机的循环性能。导出了线性唯象传热规律（Q∝Δ（T-1））下ECOP的解析式,通过数值计算分析了各种目标极值条件下ECOP与循环功率、效率、熵产率、生态学函数E之间的关系,主要研究了热源温比对最优性能的影响。

谢平^[10]（2009）在《布雷顿热机的热力学优化分析》文中研究说明本文在系统地了解和总结布雷顿热力循环性能优化研究现状的基础上,通过理论分析和数值计算,对不可逆布雷顿热机及其联合循环的最优化性能进行了研究,得到了一些具有理论意义和实用价值的结论。本文主要由以下三部分组成:第一部分研究焦耳-布雷顿功热并供循环的火用性能优化。考虑到功和热是不同质的能量,第2章用热力学优化理论对焦耳-布雷顿功热并供系统进行火用优化分析。建立了以系统设计参数为变量的总火用率为目标函数,引入等效温度来计算热回收装置传热过程中的火用,得出了内可逆循环的最大无量纲总火用及其对应的火用效率的解析式,并按照工程分析方法引入压气机和涡轮机的效率,用数值分析的方法得到了不可逆功热并供循环最大无量纲总火用及其对应的火用效率与其他参数的优化关系。第二部分研究太阳能再热布雷顿热机的性能优化。第3章建立了由太阳能集热器和再热不可逆布雷顿热机组成的太阳能再热布雷顿热机模型。以太阳能布雷顿循环系统总效率为目标函数,导出了太阳能集热器的优化工作温度,并通过数值算例分别讨论太阳能集热器线性损失模型和辐射热损失模型下,再热温比及不可逆因素对太阳能布雷顿热动力系统性能的影响。第三部分研究燃气-蒸汽联合循环的性能优化。第4章以基于火用分析的生态学函数为优化目标,建立了具有热阻、热漏、内不可逆性、补燃的定常流布雷顿—朗肯联合循环模型,通过数值算例讨论了各因素对联合循环生态学性能的影响,并将其与功率、效率性能进行比较。

二、Q∝(ΔT~n)时不可逆卡诺制冷机的生态学性能优化（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Q∝(ΔT~n)时不可逆卡诺制冷机的生态学性能优化（论文提纲范文）

（1）不可逆循环的广义热力学动态优化研究进展（论文提纲范文）

（2）基于斯特林循环的能源系统热力学分析及优化（论文提纲范文）

（4）热声发动机的多目标优化（论文提纲范文）

（5）基于遗传算法的低品位能量利用系统多目标性能优化（论文提纲范文）

（6）不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究（论文提纲范文）

（7）线性唯象传热时不可逆卡诺制冷机的生态学最优性能（论文提纲范文）

（8）跨临界CO2热泵的有限时间热力学分析与优化研究（论文提纲范文）

（10）布雷顿热机的热力学优化分析（论文提纲范文）

四、Q∝(ΔT~n)时不可逆卡诺制冷机的生态学性能优化（论文参考文献）

• [1]不可逆循环的广义热力学动态优化研究进展[J]. 陈林根,夏少军,冯辉君. 中国科学:技术科学, 2019(11)
• [2]基于斯特林循环的能源系统热力学分析及优化[D]. 戴东东. 华中科技大学, 2019
• [3]线性唯象传热下的斯特林制冷机的Ω函数优化[J]. 王寿海,云慧敏,章超明,吴锋. 节能, 2019(06)
• [4]热声发动机的多目标优化[D]. 章超明. 武汉工程大学, 2019(03)
• [5]基于遗传算法的低品位能量利用系统多目标性能优化[D]. 李保德. 华中科技大学, 2017(07)
• [6]不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究[D]. 隆瑞. 华中科技大学, 2016(08)
• [7]线性唯象传热时不可逆卡诺制冷机的生态学最优性能[J]. 朱小芹,眭永兴. 江苏理工学院学报, 2014(04)
• [8]跨临界CO2热泵的有限时间热力学分析与优化研究[D]. 石雪. 华北电力大学, 2013(S2)
• [9]线性唯象传热规律下广义不可逆卡诺热机生态学性能系数优化[J]. 杨博,陈林根,孙丰瑞. 热科学与技术, 2010(01)
• [10]布雷顿热机的热力学优化分析[D]. 谢平. 东华大学, 2009(10)

标签：斯特林发动机论文;  制冷机论文;  热力学论文;  热力学温度论文;  可逆过程论文;