湿工况下翅片管换热器多目标优化设计

以传热、流动阻力和质交换引起的最小总火积耗散数和翅片板面积为目标函数,以换热器芯体外形尺寸为优化变量,在给定热负荷的情况下,采用遗传算法对管内外工作流体分别为水和空气的套片式翅片管换热器进行多目标优化。得到总火积耗散数与翅片板面积的最优Pareto解集,分析总火积耗散数与翅片板面积的关系。分别将以上三种火积耗散数两两作为目标函数做多目标优化,对比分析三种情况下的最优解区间。结果表明:总火积耗散数与翅片板总面积以及总火积耗散数中三种耗散因素之间是相互对立的,其变化趋势是相反的。本文引入的湿工况下的质交换火积耗散在总火积耗散中占据约28.5%,比粘性耗散引起的火积耗散大。     

MCFC-并联TTEG混合系统的性能优化

为有效回收熔融碳酸盐燃料电池产生的余热,提出一种由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、两级并联温差发电器(TTEG)和回热器组合而成的混合系统模型。考虑MCFC电化学反应中的过电势损失和混合系统中的不可逆损失,通过数值分析得出混合系统的输出功率和效率的数学表达式,获得混合系统的一般性能特征,讨论MCFC电流密度与温差发电器的无量纲电流之间的关系,确定混合系统的优化工作电流区间。结果表明,该混合系统的功率密度和效率分别比单一的MCFC系统提高46.9%和35.0%。此外,考虑了热电材料性能指标等对热电能量转换的影响,为进一步开展燃料电池与两级温差发电器的混合系统的研究提供参考。     

供暖方式对户间传热量的影响

基于实测和理论计算结果,在常规气候条件和隔墙类型范围内,对辐射供暖和对流供暖两种方式对应的户间传热量进行了比较分析,指出在邻室不供暖时,辐射供暖房间的户间传热量大于对流供暖房间,影响该增幅的主要因素为邻室自然温度.     

四热源吸收式热泵的传热面积优化

建立一种不可逆的四温度位吸收式热泵模型，导出其最小传热面积与四热源熵变化率的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳供热率、性能系数和传热面积之间的优化关系，所得结论可为四热源吸收式热泵的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径。     

区域冷热电联供系统优化设计分析

研究了以燃气内燃机、燃气锅炉、换热器、吸收式制冷机和压缩式制冷机为主要设备的冷热电联供系统。以满足年度费用最低为优化目标,建立了联供系统的经济优化模型,并以建筑物全年冷、热、电负荷需求作为计算基础,得出了系统优化配置和运行策略。     

不可逆中冷焦耳_布雷顿功热并供系统火用分析

运用热力学火用分析的方法,分别考虑了高低温侧换热器、热回收装置侧换热器和中冷器的热阻损失,以及压缩机和涡轮机中的内不可逆损失,以无因次总输出火用和火用效率为目标函数,借助数值分析的方法,研究了恒温热源条件下不可逆中冷焦耳—布雷顿功热并供系统的火用性能,分析了主要特征参数对无因次总输出火用及火用效率的影响。分析结果表明,当中间压比不变而总压比变化时,存在一组最佳运行参数,使无因次总输出火用达到最大,还存在最大的总输出火用和火用效率以及相对应的一组最佳运行参数。提高中冷器换热有效度可以增加无因次总输出火用和火用效率。     

质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统性能分析

建立质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统模型,该模型考虑包括燃料电池热力学和电化学不可逆性、吸收式制冷循环不可逆性在内的主要损失,导出系统总的输出功率和效率表达式,以及吸收式制冷循环的制冷量及制冷系数关系式。通过数值计算探讨混合电池系统的整体性能,分析不同运行工况参数对混合系统性能的影响规律,得出电流密度、输出功率、效率等重要参数的优化工作区间。系统对质子膜燃料电池的余热进行合理利用,使质子膜燃料电池混合系统总的输出功率以及效率都有了较大的提高。     

非直膨式太阳能热泵热水系统运行能耗优化研究

使用TRNSYS建立了非直膨式太阳能热泵热水系统的仿真模型,选取上海地区的气象数据,在给定用户热水负荷的前提下,以系统运行能耗为优化目标,以太阳能集热器面积、集热水箱体积和生活热水箱体积为优化变量,采用遗传算法对该系统进行了优化研究,获得了系统运行能耗最小时各变量的优化值,为非直膨式太阳能热泵热水系统优化设计提供了理论依据。     

不可逆卡诺热机的性能界限

用有限时间热力学方法分析不可逆卡诺热机循环性能，考虑工质与高、低温热源问换热器的热阻损失和循环工质内部的不可逆损失，以循环周期为优化函数，导出不可逆卡诺热机最短循环周期与冷热源熵变化量的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳效率，热源熵变化量和循环周期的优化关系，由此对不可逆卡诺热机的效率、输出功率、冷热源熵变化率和工质在两个等温过程中的温度等参数作了较详细的讨论，所得结论可为不可逆卡诺热机的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径。     

不可逆中冷回热太阳能布雷顿循环系统的优化分析

建立了由太阳能集热器模型和不可逆中冷回热布雷顿循环模型组成的恒温热源条件下太阳能布雷顿循环系统,以系统总效率为目标函数,考虑了高低温侧换热器、回热器和中冷器的热阻损失以及压缩机和涡轮机的不可逆损失,借助数值计算对太阳能集热器的工作温度进行了优化,并分析了主要特征参数对总效率的影响．结果表明：太阳能布雷顿循环系统中存在一个最佳的太阳能集热器工作温度和相应的最大总效率及最大总输出功率;在此基础上,通过优化中间压比可使循环系统的总效率和相应的总输出功率达到双重最大值;系统总效率随着回热器传热有效度和光学效率的增加而提高;系统运行时存在一个最佳的总压比．