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不可逆布雷逊、狄塞尔和奥托热机循环的性能特征分析

作　者: 康国权
导　师: 何济洲
学　校: 南昌大学
专　业: 工程热物理
关键词: 布雷逊热机狄塞尔热机奥托热机输出功率效率生态学目标函数
分类号: TK17
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在1997年,Frost等人提出Braysson热机并应用热力学第一定律求出其输出功率、输出功率密度和效率与温比之间的解析表达式,并通过数值计算,得出了高、低温侧换热器的热导率分配以及工质温比对输出功率、输出功率密度和效率的影响。Braysson热机循环是由一般的Brayton热机循环和Ericsson热机循环混合而成,在高温工质部分采用Brayton热机循环的高温吸热部分,在低温工质部分采用Ericsson热机循环的低温放热部分。由于Braysson热机的研究较少,所以进一步研究它是很有价值的。而Diesel热机和Otto热机是应用非常广泛的热机,但大部分论文只是考虑了部分不可逆因素的热机模型,所以建立一个更一般的热机模型也是很有必要的。基于以上情况,本文主要研究了广义不可逆Braysson热机循环、广义不可逆Diesel热机循环和广义不可逆Otto热机循环的性能特征。通过理论分析和数值计算,做了如下工作:第二章在前人的研究基础上,建立了考虑热阻、热漏损失和内不可逆性存在时的广义不可逆Braysson热机循环模型。对输出功率、效率和生态学目标函数三者的性能参数进行优化,导出了优化的输出功率、效率和生态学目标函数的解析表达式。计算了最大输出功率、最大效率和最大生态学目标函数及它们对应的参数值并通过图表来反映它们的变化情况。讨论了热漏损失、内不可逆度对该热机各种性能参数的影响同时给出了一些重要参数的优化范围。获得了在无量纲生态学函数最大时对应的无量纲输出功率比最大无量纲输出功率小一点而无量纲生态学函数最大时对应的效率比最大无量纲输出功率时对应的效率大得多的结论。考虑到节能环保这一主题,基于生态学优化准则获得的热机性能优化是更合理的优化性能状态。在第三章中,基于前人研究的各种Diesel热机模型,我们建立了考虑工质变温热容、热漏损失、有限时间传热、摩擦损失和非等熵绝热压缩和非等熵绝热膨胀过程的空气标准的广义不可逆Diesel热机循环模型。导出了Diesel热机更一般的输出功率和效率的解析表达式。通过数值计算获得了最大输出功率和最大效率及它们对应的参数值并通过图表来反映它们的变化情况。讨论了热漏损失、内不可逆性、工质变温热容和摩擦损失对该热机各种性能参数的影响同时给出了一些重要参数的优化范围。在第四章中,我们建立了同时考虑有限时间传热、热漏损失、工质变温热容、摩擦损失和内部不可逆影响的广义不可逆Otto热机循环模型。导出了该模型下热机的输出功率和效率的解析表达式。通过应用输出功率、效率和体积比的图线的对比找到了的优化范围并进一步讨论了热漏损失、工质变温热容、摩擦损失和内部不可逆对广义Otto的热机循环性能参数的影响。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 概述  9-10
  1.2 Braysson热机循环性能研究的现状  10-11
  1.3 Diesel和Otto热机循环性能研究的现状  11-12
  1.4 本文的主要工作和内容安排  12-14
第二章广义不可逆Braysson热机循环的性能优化  14-24
  2.1 引言  14-15
  2.2 不可逆Braysson热机循环模型  15-17
  2.3 不可逆Braysson热机循环的性能优化特征  17-21
  2.4 不可逆Braysson热机性能参数的讨论  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章广义不可逆Diesel热机循环的性能分析  24-39
  3.1 引言  24
  3.2 不可逆Diesel热机循环模型  24-28
  3.3 不可逆Diesel热机循环的输出功率和效率  28-36
  3.4 一些参数对循环性能影响的讨论  36-38
    3.4.1 热漏损失的影响  36-37
    3.4.2 变温热容工质的影响  37
    3.4.3 内不可逆性的影响  37-38
    3.4.4 摩擦损失的影响  38
  3.5 本章小结  38-39
第四章广义不可逆Otto热机循环的性能分析  39-52
  4.1 引言  39
  4.2 不可逆Otto热机循环模型  39-43
  4.3 Otto热机循环的输出功率和效率特性  43-51
  4.4 不可逆Otto热机循环模型的讨论  51
  4.5 本章小结  51-52
第五章结束语  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间的研究成果  58

不可逆布雷逊、狄塞尔和奥托热机循环的性能特征分析

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