多级不可逆耦合制冷循环的性能优化

【摘要】：有限时间热力学是经典热力学的延伸和推广，是现代热力学理论的一个新分支。它的一个主要任务是寻找热力过程中所不可避免的最小不可逆损失，所以在有限时间热力学分析中，都涉及熵和(火用)。本文应用有限时间热力学理论和(火用)分析方法研究受多种不可逆性因素影响的多级耦合制冷循环的优化性能。首先，建立多级不可逆耦合制冷系统的一般循环模型，综合探讨热阻、热漏和工质内不可逆性等三种主要不可逆因素对其循环性能的影响，推导出制冷系数和制冷率间的基本优化关系。其次，从基本优化关系出发，引用(火用)概念和(火用)分析方法导出了与(火用)输出率、(火用)效率和(火用)损率有关的各种优化性能，并对各种优化关系及关系曲线作了详细的分析，获得了新的、更具有实际指导意义的性能界限。最后，以生态学函数E为目标，对制冷循环的性能进一步进行优化，通过分析讨论得出，最大E工况点是一个较为有利的工况点。 文中所得的结果具有普遍意义。只要恰当地选择循环模型中主要参数的值，便可利用文中的结果直接讨论一个任意级可逆、内可逆或不可逆耦合制冷系统的优化性能，从而可为实际制冷系统的优化设计和最佳运行条件的选择等提供新的理论依据。