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混合加热循环的热力学优化研究

作　者: 王飞娜
导　师: 黄跃武
学　校: 东华大学
专　业: 热能工程
关键词: 混合加热循环 工质变比热 回热损失 热力学优化
分类号: TK123
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


提高不可再生能源的利用效率,减少能源的消耗,是实现我国能源、环境可持续发展的有效途径。内燃机是在我国广泛应用的热机之一,对内燃机的运行过程进行热力学分析与优化,对更好的理解内燃机循环具有重要的理论研究意义,对实现内燃机的优化设计,提高内燃机的总体性能,更好地发挥内燃机的节能潜力,具有重要的工程指导意义。本文在学习和总结前人研究成果的基础上,运用热力学优化方法,对混合加热循环进行分析与优化研究。通过建立能够反映实际循环过程的热力学模型,优化不同混合加热循环的设计参数,分析各种混合加热循环的性能影响因素。注重理论研究结果对工程实践的指导作用,在物理学与工程之间架起联系的桥梁。本文将利用热力学研究方法,分析和优化内燃机的理论工作循环—混合加热循环,分别以功率、效率和功率密度(循环输出功与工质最大比容之比)为优化目标,从理论上分析混合加热循环的热力学性能,研究混合加热循环的性能极限,为内燃机优化设计提供理论上的指导,从理论上探讨提高混合加热循环性能的方法。在第2章,将对简单不可逆混合加热循环进行分析与优化。通过建立相对理想化的热力学模型,对影响混合加热循环的各种因素进行分析,包括压缩比,不可逆性等对循环性能及其优化结果的规律,第3章中,建立了考虑有限时间特性,存在传热损失和工质变比热时的混合加热循环模型,由数值计算得到了循环的性能特性,重点分析工质变比热特性对混合加热循环性能的影响。第4章研究回热式混合加热循环的优化性能。利用热力学优化方法,探索传热不可逆性、回热损失因素对混合加热循环的输出功率和效率等循环性能的影响,通过数值算例详细讨论优化结果随主要不可逆因素的变化规律。最后,在第5章中,对全文进行总结,归纳本文的主要研究结果及主要创新点,展望下一步的研究方向。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-25
  1.1 选题背景  10-11
  1.2 热力学的发展  11-13
    1.2.1 经典热力学及其局限性  11-12
    1.2.2 有限时间热力学的产生与发展  12-13
  1.3 有限时间热力学在内燃机热力循环优化中的应用  13-22
    1.3.1 内燃机的实际工作循环  13-14
    1.3.2 内燃机工作过程的热力学模型  14
    1.3.3 内燃机的理论工作循环  14-20
    1.3.4 内燃机理论工作循环与实际工作循环的差别  20-22
  1.4 本文的研究意义  22-23
  1.5 本文研究的主要内容  23-25
第二章 简单不可逆式混合加热循环的热力学优化  25-33
  2.1 简单不可逆混合加热循环的数学模型  25-29
    2.1.1 简单不可逆混合加热循环的热力过程  25-26
    2.1.2 简单不可逆混合加热循环的功率和效率分析  26-28
    2.1.3 简单不可逆混合加热循环的功率密度分析  28-29
  2.2 数值验证与分析  29-33
    2.2.1 压缩比对混合加热循环性能的影响  29-30
    2.2.2 工质初温对混合加热循环性能的影响  30-33
第三章 工质变比热条件下混合加热循环的热力学优化  33-42
  3.1 工质变比热下混合加热循环的数学模型  33-37
    3.1.1 工质变比热下混合加热循环的热力过程  33-34
    3.1.2 变工质比热条件下混合加热循环的功率和效率分析  34-36
    3.1.3 变工质比热条件下混合加热循环的功率密度分析  36-37
  3.2 数值算例与分析  37-42
    3.2.1 工质变比热对混合加热循环性能的影响  37-39
    3.2.2 工质压力对混合加热循环性能的影响  39-42
第四章 回热式混合加热循环热力学优化  42-51
  4.1 回热式混合加热循环的数学模型  42-45
    4.1.1 回热式混合加热循环的热力过程  42-44
    4.1.2 回热式混合加热循环的功率和效率分析  44-45
  4.2 数值算例与分析  45-51
    4.2.1 工质初温对回热式混合加热循环性能的影响  45-48
    4.2.2 回热器效率对回热式混合加热循环功效特性的影响  48-51
第五章 总结与展望  51-54
  5.1 总结  51-52
  5.2 展望  52-54
参考文献  54-62
攻读学位期间的主要学术成果  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 热力工程理论 > 工程热力学
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