布雷顿与斯特林联合循环ECOP性能分析

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1、2010年簟36簟第2期V01．36No．2Apt．20103日／39布雷顿与斯特林联合循环ECOP性能分析何远令1。龚建政1，贺星1，陈立强2(1．海军工程大学，武汉430033；2．91204部队装备部，广东台山529267)何远令(1983》。男。在'颜士研究生，主要从事燃气动力装置研免收稿日期：2009—05一”1引言有限时间热力学II卅是分析、优化热机循环性能的重要理论，在用来分析、优化热机循环时，除了以功率[51、效率【q为目标以外，还有其他多种选择，如比功率嘲、经济性19、l研等。文献i1l】在研究热机时，综合考虑了热机的输出功率P以及低温热源温度瓦和循环的熵产率矿，

2、提出以炯作为生态学最优目标。这虽然考虑到了功率与能量的关系，但在本质上并没有把能摘要：以反映热机循环输出炯和堋损失之比的生态学性能系数ECOP为目标，用有限时间热力学的方法分析了具有热阻、热漏的布雷顿与斯特林联合循环的性能；导出了在牛顿传热律下布雷顿循环的ECOP的解析武，并通过数值算例得到了它们之间的关系；分析并研究了各种参数对联合循环性能的影响。关键词：有限时间热力学；布雷顿；斯特林；联合循环；生态学性能系数ECOPPerformanceAnalysisforBraytonandStirlingCombinedCyclesHEYuan—lill91，GONGJ协一zhen91，

3、HEXin91，CHENLi一咖矿(1．NavalUuive巧ityofEngineering，Wuhan430033，China；2．EquipmentDepartmentof91204NavyForce，Taishan529267，Guangdong，Cllim)Abstract：Thepe咖丌】懈nce矿BraytonandStidingcombinedcycleswithheat陀5蠡t讲圮eandheatleakagewasanalyzedbasedD厅ecologicdcoeOlcieraofpe咖17nall虻e(ECOP)coefficiern(ratioofthe

4、exergyoutputtOexersyloss)越,iagthefinitetimethermodynamics．Theanalysisfor,nutaeofECOPofBraytoncycleswithheatresistanceandheatleakagewerededvedtherelationsamongthemR，ereobtainedbynumericalexamples．TheE胆c拈ofvⅢiousparametersOnthecombinedcyclepeffCormancewereanalyzedandinvestigated．Keywords：finitet

5、imethermodynamics；Brayton；Stirling；combinedcycle；ecologicalcoefficientofperformance量(热量)与功区别对待。文献U2，131基于炯分析的观点，建立了统一的炯分析生态学目标函数。u甜-。提出了1种新型的目标函数(即生态学性能系数ECOP)，以之分析循环的生态学性能。燃气轮机简单布雷顿循环在实际运行中所产生的大量的具有一定温度的废气可再利用，而斯特林机具有热端温度要求不高、效率高等优点。基于此，本文以1个新型的“布雷顿—斯特林”联合循环为研究对象，分析考虑在有热2010年第36麓纂2期V01．36No．2

6、Apt．2010阻和热漏的情况下，用1种新的目标，即生态学性能系数ECOP114t，来分析并研究各种参数对联合循环性能的影响。2联合循环理论模型由内可逆的布雷顿循环与斯特林循环组成的联合动力循环如图l所示。其中，l一2⋯34l为布雷顿循环，1—2、3—4为等熵过程，2—3、4—1为等压过程；5—6—7—8—5为斯特林循环，5—6、7—8为等容过程，6—7、8—5为等温过程，其热腔和冷腔的工作温度分别为瓦：和∽高、低温热源温度分别为咒和I，高、低热源问存在直接热漏Q；。在4—1的等压放热过程中，高于斯特林热机热腔工作温度靠：的部分热量可以被斯特林循环工质吸收，并以等效平均放热温度正。

7、表示；正。”表示低于r。：的部分热量的等效平均放热温度。％。为2—3等压吸热过程中图1布雷顿一斯特林联合循环弘S图2联合循环的等效平均放热温度。联合循环中：的温度梯度为：rH>THl>TLl>r：H：>巩。”>％>咒。图1的联合』循环中的弘5图可简化，如图2：所示。3循环分析：假设工质与热源间换热器为：逆流式，工质与热源间的传递遵：循牛顿传热律，由热交换理论可：得联合循环的热力学模型Q。2C“(t一疋)=％％(％一疋)(1)：Q2％(瓦一％：)(2)：Q32m,R。亿