简介:应用有限时间热力学理论和方法(finitetimethermodynamics,FTT)建立了闭式不可逆回热布雷顿热电冷联产(combinedcoolingheatandpower,CCHP)装置模型,导出了装置无量纲可用能率、[火用]输出率、利润率、第一定律效率和[火用]效率的解析式。通过数值计算得到了各个性能指标与压比的关系,优化了压比。分析了设计参数对最优性能的影响,发现回热能够显著增大第一定律效率和[火用]效率;增大压气机和透平效率、压力恢复系数能够增大5个性能指标,但前者使相应压比增大,后者使相应压比减小;增大热电比能够显著增大可用能率和第一定律效率;分别存在最佳的供热温度使5个最优性能指标取得最大值;提高冷库温度能增大可用能率和第一定律效率,但会降低[火用]输出率、娴效率和利润率;通过各个最优性能之间的相互比较发现在实际设计中要选择折衷的方案使装置同时具有较好的热力学性能和经济性能。
简介:建立了考虑外部有限速率传热过程和热源间热漏的不可逆半导体固态热离子制冷器模型,基于非平衡热力学和有限时间热力学理论导出了热离子制冷器的制冷率和制冷系数的表达式;对比分析了不可逆热离子制冷器与可逆热离子制冷器的发射电流密度特性、电极温度特性以及制冷系数特性;研究了不可逆系统的制冷率与制冷系数最优性能,得到了制冷率和制冷系数的最优运行区间;通过数值计算,详细讨论了外部传热以及内部导热、热源间热漏损失、热源温度、外加电压、半导体材料势垒等设计参数对热离子装置性能的影响。在总传热面积一定的条件下,进一步优化了高、低温侧换热器的面积分配以获得最佳的制冷率和制冷系数特性。结果表明,由于存在内部和外部的不可逆性,热离子装置的发射电流密度及制冷系数都会明显降低;不可逆半导体固态热离子制冷器的制冷率与制冷系数特性呈扭叶型;合理地选外加电压、势垒等参数,可以使制冷器设计于最大制冷率或最大制冷系数的状态。
简介:以由浮力和表面张力引起的方腔内自然对流为研究对象,分析两种驱动力引起的不稳定性对热对流形成的贡献,探求研究热对流稳定性的新方法。利用数值模拟优势,调节相应准则数获得浮力与表面张力共同作用以及各自单独作用下的热流场,并以正交分解法抽出各流场的基本流动模式。通过各流场的速度、涡量以及基本流动模式对比,得到结论基本一致,而利用正交分解法抽出流场的基本流动模式更能清晰地表明各驱动力引起的不稳定对热对流的贡献程度。
简介:建立了考虑线性热漏的不可逆双谐振通道能量选择性电子(energyselectiveelection,ESE)制冷机模型,导出了制冷机制冷率和制冷系数的表达式,应用有限时间热力学理论研究了系统制冷率与制冷系数最优性能,通过数值计算,详细分析了热漏、能量宽度、能量间距等设计参数对ESE制冷机最优性能的影响。研究发现,系统的制冷率和制冷系数都会随热漏的增加而减小;给定能量间距时,制冷率和制冷系数都会随能量宽度的增加而先增大后减小,存在最优的能量宽度使制冷率或制冷系数达到最大值;给定能量宽度时,制冷率和制冷系数会随能量间距的增加而先增加后减小,存在最优的能量间距使制冷率或制冷系数达到最大值。合理地选取能量宽度、能量间距等参数,可以使不可逆的双谐振ESE制冷机设计于最大制冷率或最大制冷系数的状态。
简介:利用数值模拟的方法对冷气轴向通流旋转盘腔的流动过程进行了研究.研究发现,对应一进口冷气的雷诺数,存在一临界瑞利数(Rac),高于该瑞利数(Ra),流动出现不稳定现象,且Ra越大,不稳定行为越严重.对于特例,盘腔内的流动可以看成是由类Rayleigh-Benard对流和强迫对流两个区域构成,两个区域通过能量和质量交换相互影响,流动随着Ra的增加从稳态发展为非稳态;采用频谱图分析的方法对数值解的不稳定性进行定性分析,结果显示随着Ra的增大,数值解经历了从稳定解到分贫的周期性不稳定和准周期不稳定的发展过程.离心浮升力引起的类Rayleigh-Benard对流是造成流动从稳定到不稳定发展的重要原因,哥氏力的存在恶化了不稳定过程.