我的毕业论斯特林热机的性能优化分析

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1、漳州师范学院毕业论文（设计）多种不可逆性对卡诺热机性能的影响TheEffectofMuli-irreversibilitiesonthePerformaneeofaCarnotEngine姓名：曾灿杰学号：0504005122系别：物理与电子信息工程系专业：物理学年级：04级指导教师：叶兴梅2008年05月20H摘要本文建立传热规律服从Qoc(AT)W时不可逆卡诺热机模型，综合考虑热阻、热漏和内不可逆性等因索的影响。定义了面积比和温比，应用有限时间热力学方法，导出最大功率的表达式以及功率和效率的优化关系。利用功率和效率的优化关系，

2、绘岀功率效率特性曲线，从而分析比较各种不町逆性对卡诺热机性能的影响。本文建立的模型，比只考虑热阻、热漏的模型更接近丁•实际卡诺热机，所得结果对实际热机性能的优化设计有一定的指导意义。关键词：有限时间热力学；卡诺热机；不可逆性AbstractThenewmodelofanirreversibleCarnotenginewithheatconductionlawsubordinatetoQoc(AT)nisestablished,inwhichthethermalresistances,heatleakagesandinternali

3、rreversibilityaretakenintoaccount.Theratiosofareaandtemperaturearedefined.Byusingthemethodoffinite-timethermodynamics,theoptimalexpressionbetweenpowerandefficiencyisderived・Byusingtheoptimalrelations,thepower-efficiencycharacteristiccurvesareplotted.Furthermore,theeff

4、ectoftheirreversibilitiesonthecyclicperformanceisinvestigated.ThemodelestablishedhereisclosertothepracticalCarnotenginethanthemodelinwhichthethermalresistancesandheatleakagesareconsidered,andtheresultsobtainedmayprovidesomenewtheoreticalguidanceforoptimaldesignofCarno

5、tengine・Keywords：finite-timethermodynamics;Carnotengine;irreversibility目录中英文摘要（I）1引言（1）1.1卡诺循环（1）1.2内可逆卡诺热机（2）1.3含热漏的卡诺循环（3）1.4儿种传热模型（3）1.5不可逆卡诺热机研究的发展（4）2热阻、热漏对内不可逆卡诺热机性能的影响（5）2.1不可逆卡诺热机模型（5）2・2最优特性关系（6）2.3n取1吋各种特定损失下的特性关系（7）3结论（9）致谢（10）参考文献（11）附录（12）1引言1842卡诺提出了由两个等

6、温过程和两个绝热过程组成的卡诺热机模型，并陈述了卡诺定理，从理论上指出了热机的最大效率，对实际热机的设计提供了重要的理论指导。但是实际的热机工作小总是存在热阻、热漏、摩擦等齐种不可逆性的影响⑴。卡诺热机模型计算出的效率和实际观察的有很大的差别。但是，考虑了各种不可逆性后建立的模型计算出的优化功率和效率，更与实际相符合。这说明了考虑各种不可逆性的影响是相当必要的。自Novikov(1957)>Chambadal(1957)和Curzon-Ahlborn(1975)分别将传热过程引入卡诺热机循环研究，推导出著名的CA效率，建立有限时间

7、热力学理论之后，国内外许多学者分别建立了服从各种传热规律下，考虑各种不可逆性的模型，研究热机的最优性能，已取得大量的成果。本文主耍在内可逆卡诺循环的基础上，建立综合考虑热阻、热漏、内不可逆性的热机模型，对传热面积进行优化，求出功率和效率的优化关系。并利用功率效率特性曲线讨论各种不可逆性对卡诺热机性能的影响。1.1卡诺循环1.1.1卡诺循环⑴图1可逆卡诺热机的S・T图卡诺热机的工作循环是卡诺循环的正循环。所谓卡诺循环就是由两个等温过程和两个绝热过程组成，如图1所示1.1.2卡诺热机的机械效率％和输出功率戶⑶如图1热机从温度为Th的高

8、温热源吸取热量Q”向温度为的低温热源放出热量Q-并对外做功W。则热机的效率为：吩少而Tlrtr丁卡诺循环耍求整个过程是准静态过程，循环过程就必须无限缓慢，所以循环吋间需要无限长，热机有输出功，但没有输出功率，BP：P=0o1.1.3卡诺循环理论的意