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《具有热阻和热漏的联合普适和朗肯热机循环性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第8卷第3期热科学与技术Vol.8No.32009年9月JournalofThermalScienceandTechnologySep.2009文章编号:167128097(2009)0320236208DOI:10.3969/j.issn.167128097.2009.03.009具有热阻和热漏的联合普适和朗肯热机循环性能分析112程刚,倪何,孙丰瑞(1.海军工程大学装备仿真研究所,湖北武汉430033;2.海军工程大学动力工程系,湖北武汉430033)摘要:用有限时间热力学的方法分析联合循环,导出了存在热阻和热漏损失时,由两个绝热
2、过程、一个加热过程和一个放热过程组成的空气标准普适循环和郎肯循环组成的联合动力循环的性能特性,并由数值计算分析了热阻和热漏对联合循环的输出功率和效率的影响,所得结果包含了顶循环为Carnot、Otto、Brayton、Diesel、Atkinson和Braysson循环时联合循环的特性。当热源温度和工质流量相同时,联合热机的最佳功率、效率以及工作范围关系:Carnot和Rankine>Brayton和Rankine>Otto和Rankine;相同条件下如果换热器热导率为定值,联合热机的最佳功率、效率关系:Brayson和Rankine
3、>Brayton和Rankine>Diesel和Rankine>Atkinson和Rankine>Otto和Rankine。关键词:联合循环;热机;性能优化;广义热力学优化中图分类号:TK121文献标识码:ATL之间的定常流联合热机的模型。联合循环由两0引言[24]个循环组成,顶循环是一个简单的普适循环,[1][2]自从Novikov(1957),Chambadal(1957),吸热和放热过程的热容分别为Cin和Cout(kJ/K),[3]Curzon2Ahlborn(1975)将传热过程引入循环顶点的工质温度分别为T1、T2、T3、
4、T4;底循Carnot热机循环研究以来,已经有一批文献利用环是Rankine循环,不考虑其内不可逆性,凝水的[427][8210]有限时间热力学分析了热阻,热阻和内不温度为T6。高、低温热源之间存在着直接的旁通[11212][13]可逆性,热阻和旁通热漏,热阻、热漏和内热漏,单位时间的热流量q为常数。[14]不可逆性对联合热机循环的影响。联合动力装设高、低温热源通过换热器交换的热流量分置,特别是底循环采用Rankine循环的联合热机别为Φ1、Φ3,则高温热源的实际供热率ΦH和低温得到广泛使用,所以有必要对定常流联合热机建[15224]
5、热源的实际吸热率ΦL分别为立较为普适的模型。本文将各种简单循环和[25]ΦH=Φ1+q;ΦL=Φ3+q(1)Rankine循环的模型推广,建立了一类考虑热由热力学第一定律可得此联合循环的功率P阻、热漏的由普适循环和Rankine循环组成的联和效率η分别为合循环模型,并分析和优化其性能。P=P1+P2=ΦH-ΦL;η=P/ΦH(2)1循环模型为了简化Rankine循环的吸热过程,本文用考虑图1所示的工作于两个恒温热源TH、熵平均温度的方法将Rankine循环简化为一个收稿日期:2009203214;修回日期:2009205202.作者简
6、介:程刚(19652),男,博士,副教授,主要研究方向为动力装置的设计、优化和仿真.E2mail:elegance2006@sina.com©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第3期程刚等:具有热阻和热漏的联合普适和朗肯热机循环性能分析237Cin(T3-T2)=CinE1(TH-T2);T4-T1Φ2=U2=ln(T4-T5)/(T1-T5)Cout(T4-T1)=CoutE2(T4-
7、T5);Φ3=U3(T6-TL)(4)式中:U1、U2、U3分别为顶循环高温侧,顶、底循环之间和底循环低温侧的三个换热器的热导率,U1=K1F1、U2=K2F2、U3=K3F3,其中,K1、K2、K3为换热器的传热系数,F1、F2、F3为换热器的传热面积,U1、U2、U3为有限值,且U1+U2+图1普适和Rankine循环联合热机模型U3=UT为常数;E1、E2分别为顶循环高温侧和Fig.1ModelofcombineduniversalandRankine顶、底循环之间换热器的有效度,定义为cycleE1=1-exp(-U1/Cin
8、);E2=1-exp(-U2/Cout)Carnot循环,如图1中虚线所示。令吸热过程的熵(5)平均温度为T5,则对Rankine循环有T5=(h3′-h2′)/ΔS4′-1′=2模型的基本特性Φ2/(S4′-S1′)=
