甲烷-空气扩散燃烧过程熵产分析

借助Fluent软件模拟了甲烷-空气扩散燃烧过程,对燃烧过程进行了熵产分析。单位体积内由导热和对流、粘性耗散、质量扩散和化学反应过程的不可逆性产生的局部熵产率通过用户自定义函数(user defined function,UDF)求解,由辐射过程的不可逆性导致的局部熵产率则通过对已求解的温度场进行后处理得到。结果表明对含有辐射换热的传热过程进行热力学分析时,辐射熵产不能忽略。在燃料和空气入口温度及壁面温度不变时,总熵产数随燃料入口雷诺数和玻尔兹曼数的增大分别先减小后增大。因此可以选择适当的燃料入口雷诺数和玻尔兹曼数使系统的总熵产数最小,从而提高能量利用效率。     

太阳直射光谱辐射火用分析

利用Gueymard给出的太阳光谱数据和Candau提出的光谱辐射火用强度的定义计算地表直射太阳辐射的积分辐射火用流,分析地表直射太阳辐射的光谱辐射温度、光谱辐射火用和光谱能质因子随波长的分布,讨论大气条件如可凝结水量和空气质量对地表直射太阳积分辐射火用流的影响。结果表明,在近紫外线、可见光以及近红外区域,0.76~1.343 mm波长范围内的地表直射太阳光谱能质因子和积分辐射火用流的增量比在其他波长范围内的大。对于地表直射太阳辐射的多光谱利用,需要着重考虑近紫外线、可见光以及0.76~1.343 mm波长范围内的太阳辐射。地表直射太阳积分辐射火用流分别随着可凝结水量和空气质量的增加而减小。空气质量对地表直射太阳积分辐射火用流的影响较大。     

偏振度对均匀折射率介质内矢量辐射传输过程中辐射熵产的影响

在半透明均匀折射率介质内矢量辐射传输过程中辐射熵传递方程及其数值模拟方法的基础上,研究了偏振度对矢量辐射传输过程中辐射熵产的影响。均匀折射率介质内辐射光束的起偏和改偏通过相距阵实现。计算结果表明:由介质内吸收发射过程的不可逆性产生的光谱辐射熵产数随着偏振度增加而减小,而由介质散射过程的不可逆性产生的光谱辐射熵产数随着偏振度增加而增加;偏振度对介质内的光谱辐射熵强度的影响很大,若不考虑偏振,光谱辐射熵强度的相对误差最大可达到18.04%;在整个系统中,光谱辐射熵产数满足热力学第二定律。     

辐射与导热复合换热熵产率传统公式质疑

以冬季太阳照射下建筑物窗户玻璃内部辐射与导热复合换热过程为例,对传统的辐射换热局部熵产率计算公式进行了质疑.通过对窗户玻璃内部复合换热过程局部熵产率的分析,结果表明传统的辐射换热局部熵产率公式与热力学第二定律相矛盾,因而是错误的.其根源在于传统的辐射换热局部熵产率公式认为辐射热流密度由局部温度梯度所驱动.事实上,由于辐射传递过程的容积效应,辐射热流与所考虑的半透明介质系统整体温度分布有关.     

太阳辐射最大转化效率公式的精度分析

在对应用地表太阳辐射的系统进行热力学第二定律分析时,经常采用5个典型的太阳辐射最大转化效率计算公式.在Candau给出的辐射(火用)的定义和Gueymard公布的太阳光谱辐射数据的基础上,该文首先获得了不同大气条件和接收面下地表太阳辐射的最大转化效率(火用)和能间比值),并将其作为基准数据,比较和分析了不同大气条件和接收面下由5个典型公式计算得到的地表太阳辐射最大转化效率的精度.结果表明由Petela、Spanner、Parrot和Jeter提出的公式的计算结果高估了地表太阳辐射的最大转化效率,而由Badescu提出的公式计算得到的结果远远低估了地表太阳辐射的最大转化效率.大气条件对地表太阳辐射最大转化效率的影响很大.在应用热力学第二定律分析太阳能转化系统时,地表太阳辐射最大转化效率的精确计算需要考虑大气条件的影响.     

太阳电池光电转化过程的热力学分析

以文献中的光电转化装置模型为例,利用辐射炯的定义,从炯的角度出发研究了太阳能的光电转化,分析了光电转化过程中的炯损及其在太阳能光电转化各个环节中的分布.给出了能流图和炯流图,直观地说明了炯分析比能量分析更能有效说明太阳能中有用能的利用情况.炯分析的结果表明,在光电电池内部的炯损很大,而由对流换热过程带走的炯不大.     

半透明介质内辐射与导热复合换热过程熵产分析

本文用数值模拟方法对一维半透明介质内辐射与导热复合换热过程进行了热力学分析，给出了参与性介质中辐射与导热复合换热过程的无因次熵产公式和熵产数公式，分析了辐射—导热参数、光学厚度、散射反照率、壁面黑度对熵产数的影响。结果表明，在整个系统中，熵产数满足热力学第二定律，从而证明了无因次熵产公式及熵产数公式的正确性。最后从熵产数的角度分析了系统中的功损。