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线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率

李倩文 李莹 张荣 卢灿灿 白龙

线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率

李倩文, 李莹, 张荣, 卢灿灿, 白龙
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  • 热机性能的优化是热力学领域的一个重要问题,而工质与热源之间的传热过程是热机工作时产生不可逆的主要来源.本文在引入功率增益和效率增益两个重要参数的基础上,基于一个简化的Curzon-Ahlborn热机模型并利用合比分比原理,给出了线性与非线性传热过程的热机在任意功率输出时的效率表达式,结合数值计算详细讨论了热机在任意功率输出时的特性.研究表明,参数作为功率增益P的函数存在两个分支:在第一分支上(不利情形),效率呈现出单调变化特征;在第二分支上(有利情形),效率随着的P变化是非单调的且有最大值.随着传热指数的增加,热机的工作区域减小,这源于非线性传热过程包含热辐射所致.进一步发现功率-效率关系曲线存在权衡工作点,热机在该点附近工作能够实现最有效的热功转换.研究结果有助于深入理解具有不同传热过程热机的优化执行.
      通信作者: 白龙, bailong2200@163.com
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2015XKMS082)资助的课题.
    [1]

    Curzon F, Ahlborn B 1975 Am. J. Phys. 43 22

    [2]

    Vaudrey A, Lanzetta F, Feidt M 2014 J. Non-Equil. Therm. 39 199

    [3]

    Andresen B 2011 Angew. Chem. Int. Ed. 50 2690

    [4]

    Chen L G, Sun F R 1998 Acta Phys. Sin. 18 395 (in Chinese)[陈林根, 孙丰瑞 1998 物理学报 18 395]

    [5]

    van den Broeck C 2005 Phys. Rev. Lett. 95 190602

    [6]

    Angulo-Brown F, Phez-Hernhndez F 1993 J. Appl. Phys. 74 2216

    [7]

    Huleihil M, Andresen B 2006 J. Appl. Phys. 100 014911

    [8]

    Chen L, Sun F, Wu C 1999 J. Phys. D:Appl. Phys. 32 99

    [9]

    Zhou S, Chen L, Sun F, Wu C 2005 Appl. Energy 81 376

    [10]

    Chen L, Li J, Sun F 2008 Appl. Energy 85 52

    [11]

    Chen L, Sun F, Wu C 2006 Appl. Energy 83 71

    [12]

    Cheng X T, Wang W H, Liang X G 2012 Chin. Sci. Bull. 55 2847

    [13]

    Arias-Hernandez L A, Ares de Prarga G, Angulo-Brown F 2003 Open Sys. Informat. Dyn. 10 351

    [14]

    Li J, Chen L, Sun F 2007 Appl. Energy 84 944

    [15]

    Shu L W, Chen L, Sun F 2009 Sci. China Ser. B:Chem. 52 1154

    [16]

    Chimal-Eguia J C, Barranco-Jimenez M A 2006 Open Sys. Informat. Dyn. 13 43

    [17]

    Whitney R S 2014 Phys. Rev. Lett. 112 130601

    [18]

    Whitney R S 2015 Phys. Rev. B 91 115425

    [19]

    Holubec V, Ryabov A 2016 J. Stat. Mech. 2016 073204

    [20]

    Long R, Liu W 2016 Phys. Rev. E 90 052114

    [21]

    Ryabov A, Holubec V 2016 Phys. Rev. E 93 050101

    [22]

    Agrawal D C 2009 Eur. J. Phys. 30 1173

    [23]

    Paez-Hernandz R T, Portillo-Diaz P, Ladino-Luna D 2016 J. Non-Equil. Therm. 41 19

  • [1]

    Curzon F, Ahlborn B 1975 Am. J. Phys. 43 22

    [2]

    Vaudrey A, Lanzetta F, Feidt M 2014 J. Non-Equil. Therm. 39 199

    [3]

    Andresen B 2011 Angew. Chem. Int. Ed. 50 2690

    [4]

    Chen L G, Sun F R 1998 Acta Phys. Sin. 18 395 (in Chinese)[陈林根, 孙丰瑞 1998 物理学报 18 395]

    [5]

    van den Broeck C 2005 Phys. Rev. Lett. 95 190602

    [6]

    Angulo-Brown F, Phez-Hernhndez F 1993 J. Appl. Phys. 74 2216

    [7]

    Huleihil M, Andresen B 2006 J. Appl. Phys. 100 014911

    [8]

    Chen L, Sun F, Wu C 1999 J. Phys. D:Appl. Phys. 32 99

    [9]

    Zhou S, Chen L, Sun F, Wu C 2005 Appl. Energy 81 376

    [10]

    Chen L, Li J, Sun F 2008 Appl. Energy 85 52

    [11]

    Chen L, Sun F, Wu C 2006 Appl. Energy 83 71

    [12]

    Cheng X T, Wang W H, Liang X G 2012 Chin. Sci. Bull. 55 2847

    [13]

    Arias-Hernandez L A, Ares de Prarga G, Angulo-Brown F 2003 Open Sys. Informat. Dyn. 10 351

    [14]

    Li J, Chen L, Sun F 2007 Appl. Energy 84 944

    [15]

    Shu L W, Chen L, Sun F 2009 Sci. China Ser. B:Chem. 52 1154

    [16]

    Chimal-Eguia J C, Barranco-Jimenez M A 2006 Open Sys. Informat. Dyn. 13 43

    [17]

    Whitney R S 2014 Phys. Rev. Lett. 112 130601

    [18]

    Whitney R S 2015 Phys. Rev. B 91 115425

    [19]

    Holubec V, Ryabov A 2016 J. Stat. Mech. 2016 073204

    [20]

    Long R, Liu W 2016 Phys. Rev. E 90 052114

    [21]

    Ryabov A, Holubec V 2016 Phys. Rev. E 93 050101

    [22]

    Agrawal D C 2009 Eur. J. Phys. 30 1173

    [23]

    Paez-Hernandz R T, Portillo-Diaz P, Ladino-Luna D 2016 J. Non-Equil. Therm. 41 19

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-31
  • 修回日期:  2017-04-28
  • 刊出日期:  2017-07-05

线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率

    基金项目: 

    中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2015XKMS082)资助的课题.

摘要: 热机性能的优化是热力学领域的一个重要问题,而工质与热源之间的传热过程是热机工作时产生不可逆的主要来源.本文在引入功率增益和效率增益两个重要参数的基础上,基于一个简化的Curzon-Ahlborn热机模型并利用合比分比原理,给出了线性与非线性传热过程的热机在任意功率输出时的效率表达式,结合数值计算详细讨论了热机在任意功率输出时的特性.研究表明,参数作为功率增益P的函数存在两个分支:在第一分支上(不利情形),效率呈现出单调变化特征;在第二分支上(有利情形),效率随着的P变化是非单调的且有最大值.随着传热指数的增加,热机的工作区域减小,这源于非线性传热过程包含热辐射所致.进一步发现功率-效率关系曲线存在权衡工作点,热机在该点附近工作能够实现最有效的热功转换.研究结果有助于深入理解具有不同传热过程热机的优化执行.

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