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兩熱源循環熱力學優化理論 版權信息
- ISBN：9787030669261
- 條形碼：9787030669261 ; 978-7-03-066926-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
兩熱源循環熱力學優化理論 內容簡介
本書在全面深入介紹有限時間熱力學理論與總結前人現有研究成果的基礎上，通過數學建模、理論分析和數值計算，對單級和多級兩熱源內可逆和不可逆熱機、制冷機和熱泵循環及包含若干不同溫度的熱源、有限熱容子系統和能量變換器的復雜熱力系統的性能優化和很優構型進行了研究，取得了一些具有重要理論意義和實用價值的研究成果。 本書可供能源、動力等領域的科技人員參考，也可作為大專院校工程熱物理、熱能工程、空調、制冷等相關專業本科生或研究生教材。
兩熱源循環熱力學優化理論 目錄
目錄
前言
符號說明
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 有限時間熱力學的產生和發展 1
1.3 內可逆循環 2
1.4 不可逆循環 3
1.5 兩熱源循環性能優化研究現狀 4
1.5.1 牛頓傳熱規律下恒溫熱源熱機循環 4
1.5.2 牛頓傳熱規律下變溫熱源熱機循環 5
1.5.3 傳熱規律對恒、變溫熱源熱機循環性能優化的影響 5
1.5.4 牛頓傳熱規律下恒溫熱源制冷循環 7
1.5.5 牛頓傳熱規律下變溫熱源制冷循環 8
1.5.6 傳熱規律對恒、變溫熱源制冷循環性能優化的影響 8
1.5.7 牛頓傳熱規律下恒、變溫熱源熱泵循環 9
1.5.8 傳熱規律對恒、變溫熱源熱泵循環性能優化的影響 10
1.6 兩熱源熱機循環構型優化研究現狀 11
1.6.1 牛頓傳熱規律下恒溫熱源熱機循環構型優化 11
1.6.2 牛頓傳熱規律下變溫熱源熱機循環構型優化 11
1.6.3 傳熱規律對恒、變溫熱源熱機循環構型優化的影響 12
1.6.4 兩熱源制冷和熱泵循環構型優化研究現狀 13
1.7 兩熱源多級卡諾循環構型優化研究現狀 13
1.8 本書主要內容 14
第2章 兩熱源正、反向卡諾循環基本輸出率與性能系數優化 17
2.1 引言 17
2.2 內可逆卡諾熱機輸出功率與熱效率優化 17
2.2.1 內可逆卡諾熱機模型 17
2.2.2 *優特性關系 18
2.2.3 傳熱規律對性能的影響 19
2.2.4 數值算例與分析 20
2.3 廣義不可逆卡諾熱機輸出功率與熱效率優化 21
2.3.1 廣義不可逆卡諾熱機模型 21
2.3.2 基本優化關系 22
2.3.3 *大輸出功率界限和*大熱效率界限 24
2.3.4 各種損失對性能的影響 25
2.3.5 傳熱規律對性能的影響 25
2.3.6 數值算例與分析 27
2.3.7 討論 28
2.4 內可逆卡諾制冷機制冷率與制冷系數優化 29
2.4.1 內可逆卡諾制冷機模型 29
2.4.2 *優特性關系 30
2.4.3 傳熱規律對性能的影響 31
2.4.4 數值算例與分析 31
2.5 廣義不可逆卡諾制冷機制冷率與制冷系數優化 32
2.5.1 廣義不可逆卡諾制冷機模型 32
2.5.2 基本優化關系 33
2.5.3 各種損失對性能的影響 35
2.5.4 傳熱規律對性能的影響 36
2.5.5 數值算例與分析 39
2.5.6 討論 40
2.6 內可逆卡諾熱泵供熱率與供熱系數優化 40
2.6.1 內可逆卡諾熱泵模型及其優化 40
2.6.2 傳熱規律對性能的影響 41
2.6.3 數值算例與分析 42
2.7 廣義不可逆卡諾熱泵供熱率與供熱系數優化 43
2.7.1 廣義不可逆卡諾熱泵模型及其優化 43
2.7.2 各種損失對性能的影響 44
2.7.3 傳熱規律對性能的影響 45
2.7.4 數值算例與分析 47
2.7.5 討論 49
2.8 小結 49
第3章 兩熱源正、反向卡諾循環生態學性能優化 51
3.1 引言 51
3.2 內可逆卡諾熱機生態學性能優化 51
3.2.1 *優特性關系 51
3.2.2 傳熱規律對性能的影響 52
3.2.3 數值算例與分析 53
3.3 廣義不可逆卡諾熱機生態學性能優化 55
3.3.1 *優特性關系 55
3.3.2 各種損失對性能的影響 56
3.3.3 傳熱規律對性能的影響 57
3.3.4 數值算例與分析 59
3.3.5 討論 62
3.4 內可逆卡諾制冷機生態學性能優化 62
3.4.1 *優特性關系 62
3.4.2 傳熱規律對性能的影響 63
3.4.3 數值算例與分析 65
3.5 廣義不可逆卡諾制冷機生態學性能優化 67
3.5.1 *優特性關系 67
3.5.2 各種損失對性能的影響 68
3.5.3 傳熱規律對性能的影響 68
3.5.4 數值算例與分析 70
3.5.5 討論 73
3.6 內可逆卡諾熱泵生態學性能優化 74
3.6.1 *優特性關系 74
3.6.2 傳熱規律對性能的影響 75
3.6.3 數值算例與分析 76
3.7 廣義不可逆卡諾熱泵生態學性能優化 78
3.7.1 *優特性關系 78
3.7.2 各種損失對性能的影響 79
3.7.3 傳熱規律對性能的影響 80
3.7.4 數值算例與分析 82
3.7.5 討論 86
3.8 小結 86
第4章 兩熱源正、反向卡諾循環經濟性能優化 88
4.1 引言 88
4.2 內可逆卡諾熱機經濟性能優化 88
4.2.1 *優特性關系 88
4.2.2 傳熱規律和價格比對性能的影響 89
4.2.3 數值算例與分析 90
4.3 廣義不可逆卡諾熱機經濟性能優化 92
4.3.1 *優特性關系 92
4.3.2 各種損失對性能的影響 92
4.3.3 傳熱規律對性能的影響 93
4.3.4 價格比對利潤率和經濟性能界限的影響 93
4.3.5 數值算例與分析 94
4.3.6 討論 96
4.4 內可逆卡諾制冷機經濟性能優化 96
4.4.1 *優特性關系 96
4.4.2 傳熱規律和價格比對性能的影響 97
4.4.3 數值算例與分析 99
4.5 廣義不可逆卡諾制冷機經濟性能優化 100
4.5.1 *優特性關系 100
4.5.2 各種損失對性能的影響 101
4.5.3 傳熱規律對性能的影響 101
4.5.4 價格比對利潤率和經濟性能界限的影響 102
4.5.5 數值算例與分析 103
4.5.6 討論 105
4.6 內可逆卡諾熱泵經濟性能優化 105
4.6.1 *優特性關系 105
4.6.2 傳熱規律和價格比對性能的影響 106
4.6.3 數值算例與分析 107
4.7 廣義不可逆卡諾熱泵經濟性能優化 109
4.7.1 *優特性關系 109
4.7.2 各種損失對性能的影響 109
4.7.3 傳熱規律對性能的影響 110
4.7.4 價格比對利潤率和經濟性能界限的影響 110
4.7.5 數值算例與分析 111
4.7.6 討論 113
4.8 小結 113
第5章 兩熱源正、反向熱力循環構型優化 115
5.1 引言 115
5.2 內可逆熱機輸出功率*大時的構型優化 115
5.2.1 熱機模型 115
5.2.2 *優構型的優化過程 117
5.2.3 數值算例與分析 126
5.2.4 討論 127
5.3 復雜系統的構型優化 128
5.3.1 系統模型 128
5.3.2 *優解 129
5.3.3 數值算例與分析 134
5.3.4 討論 135
5.4 有限熱容高溫熱源熱機循環構型優化 135
5.4.1 熱機模型 135
5.4.2 *優構型 136
5.4.3 傳熱規律對性能的影響 138
5.4.4 基本優化關系 140
5.4.5 數值算例與分析 141
5.4.6 討論 142
5.4.7 熱漏對有限熱容高溫熱源熱機構型優化的影響 142
5.5 有限熱容低溫熱源制冷循環構型優化 146
5.5.1 制冷機模型 146
5.5.2 *優構型 147
5.5.3 傳熱規律對性能的影響 149
5.5.4 基本優化關系 150
5.5.5 數值算例與分析 152
5.5.6 討論 152
5.5.7 熱漏對有限熱容低溫熱源制冷機構型優化的影響 153
5.6 小結 157
第6章 兩熱源多級連續正、反向卡諾循環構型優化 159
6.1 引言 159
6.2 兩熱源多級連續正、反向內可逆卡諾循環構型優化 159
6.2.1 系統模型 159
6.2.2 *優控制理論應用 163
6.2.3 數值算例與分析 166
6.2.4 輻射傳熱時循環構型優化 167
6.3 兩熱源多級連續正、反向不可逆卡諾循環構型優化 174
6.3.1 系統模型 174
6.3.2 *優控制理論應用 176
6.3.3 數值算例與分析 178
6.3.4 輻射傳熱時循環構型優化 180
6.4 小結 186
第7章 總結 187
參考文獻 191
前言
符號說明
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 有限時間熱力學的產生和發展 1
1.3 內可逆循環 2
1.4 不可逆循環 3
1.5 兩熱源循環性能優化研究現狀 4
1.5.1 牛頓傳熱規律下恒溫熱源熱機循環 4
1.5.2 牛頓傳熱規律下變溫熱源熱機循環 5
1.5.3 傳熱規律對恒、變溫熱源熱機循環性能優化的影響 5
1.5.4 牛頓傳熱規律下恒溫熱源制冷循環 7
1.5.5 牛頓傳熱規律下變溫熱源制冷循環 8
1.5.6 傳熱規律對恒、變溫熱源制冷循環性能優化的影響 8
1.5.7 牛頓傳熱規律下恒、變溫熱源熱泵循環 9
1.5.8 傳熱規律對恒、變溫熱源熱泵循環性能優化的影響 10
1.6 兩熱源熱機循環構型優化研究現狀 11
1.6.1 牛頓傳熱規律下恒溫熱源熱機循環構型優化 11
1.6.2 牛頓傳熱規律下變溫熱源熱機循環構型優化 11
1.6.3 傳熱規律對恒、變溫熱源熱機循環構型優化的影響 12
1.6.4 兩熱源制冷和熱泵循環構型優化研究現狀 13
1.7 兩熱源多級卡諾循環構型優化研究現狀 13
1.8 本書主要內容 14
第2章 兩熱源正、反向卡諾循環基本輸出率與性能系數優化 17
2.1 引言 17
2.2 內可逆卡諾熱機輸出功率與熱效率優化 17
2.2.1 內可逆卡諾熱機模型 17
2.2.2 *優特性關系 18
2.2.3 傳熱規律對性能的影響 19
2.2.4 數值算例與分析 20
2.3 廣義不可逆卡諾熱機輸出功率與熱效率優化 21
2.3.1 廣義不可逆卡諾熱機模型 21
2.3.2 基本優化關系 22
2.3.3 *大輸出功率界限和*大熱效率界限 24
2.3.4 各種損失對性能的影響 25
2.3.5 傳熱規律對性能的影響 25
2.3.6 數值算例與分析 27
2.3.7 討論 28
2.4 內可逆卡諾制冷機制冷率與制冷系數優化 29
2.4.1 內可逆卡諾制冷機模型 29
2.4.2 *優特性關系 30
2.4.3 傳熱規律對性能的影響 31
2.4.4 數值算例與分析 31
2.5 廣義不可逆卡諾制冷機制冷率與制冷系數優化 32
2.5.1 廣義不可逆卡諾制冷機模型 32
2.5.2 基本優化關系 33
2.5.3 各種損失對性能的影響 35
2.5.4 傳熱規律對性能的影響 36
2.5.5 數值算例與分析 39
2.5.6 討論 40
2.6 內可逆卡諾熱泵供熱率與供熱系數優化 40
2.6.1 內可逆卡諾熱泵模型及其優化 40
2.6.2 傳熱規律對性能的影響 41
2.6.3 數值算例與分析 42
2.7 廣義不可逆卡諾熱泵供熱率與供熱系數優化 43
2.7.1 廣義不可逆卡諾熱泵模型及其優化 43
2.7.2 各種損失對性能的影響 44
2.7.3 傳熱規律對性能的影響 45
2.7.4 數值算例與分析 47
2.7.5 討論 49
2.8 小結 49
第3章 兩熱源正、反向卡諾循環生態學性能優化 51
3.1 引言 51
3.2 內可逆卡諾熱機生態學性能優化 51
3.2.1 *優特性關系 51
3.2.2 傳熱規律對性能的影響 52
3.2.3 數值算例與分析 53
3.3 廣義不可逆卡諾熱機生態學性能優化 55
3.3.1 *優特性關系 55
3.3.2 各種損失對性能的影響 56
3.3.3 傳熱規律對性能的影響 57
3.3.4 數值算例與分析 59
3.3.5 討論 62
3.4 內可逆卡諾制冷機生態學性能優化 62
3.4.1 *優特性關系 62
3.4.2 傳熱規律對性能的影響 63
3.4.3 數值算例與分析 65
3.5 廣義不可逆卡諾制冷機生態學性能優化 67
3.5.1 *優特性關系 67
3.5.2 各種損失對性能的影響 68
3.5.3 傳熱規律對性能的影響 68
3.5.4 數值算例與分析 70
3.5.5 討論 73
3.6 內可逆卡諾熱泵生態學性能優化 74
3.6.1 *優特性關系 74
3.6.2 傳熱規律對性能的影響 75
3.6.3 數值算例與分析 76
3.7 廣義不可逆卡諾熱泵生態學性能優化 78
3.7.1 *優特性關系 78
3.7.2 各種損失對性能的影響 79
3.7.3 傳熱規律對性能的影響 80
3.7.4 數值算例與分析 82
3.7.5 討論 86
3.8 小結 86
第4章 兩熱源正、反向卡諾循環經濟性能優化 88
4.1 引言 88
4.2 內可逆卡諾熱機經濟性能優化 88
4.2.1 *優特性關系 88
4.2.2 傳熱規律和價格比對性能的影響 89
4.2.3 數值算例與分析 90
4.3 廣義不可逆卡諾熱機經濟性能優化 92
4.3.1 *優特性關系 92
4.3.2 各種損失對性能的影響 92
4.3.3 傳熱規律對性能的影響 93
4.3.4 價格比對利潤率和經濟性能界限的影響 93
4.3.5 數值算例與分析 94
4.3.6 討論 96
4.4 內可逆卡諾制冷機經濟性能優化 96
4.4.1 *優特性關系 96
4.4.2 傳熱規律和價格比對性能的影響 97
4.4.3 數值算例與分析 99
4.5 廣義不可逆卡諾制冷機經濟性能優化 100
4.5.1 *優特性關系 100
4.5.2 各種損失對性能的影響 101
4.5.3 傳熱規律對性能的影響 101
4.5.4 價格比對利潤率和經濟性能界限的影響 102
4.5.5 數值算例與分析 103
4.5.6 討論 105
4.6 內可逆卡諾熱泵經濟性能優化 105
4.6.1 *優特性關系 105
4.6.2 傳熱規律和價格比對性能的影響 106
4.6.3 數值算例與分析 107
4.7 廣義不可逆卡諾熱泵經濟性能優化 109
4.7.1 *優特性關系 109
4.7.2 各種損失對性能的影響 109
4.7.3 傳熱規律對性能的影響 110
4.7.4 價格比對利潤率和經濟性能界限的影響 110
4.7.5 數值算例與分析 111
4.7.6 討論 113
4.8 小結 113
第5章 兩熱源正、反向熱力循環構型優化 115
5.1 引言 115
5.2 內可逆熱機輸出功率*大時的構型優化 115
5.2.1 熱機模型 115
5.2.2 *優構型的優化過程 117
5.2.3 數值算例與分析 126
5.2.4 討論 127
5.3 復雜系統的構型優化 128
5.3.1 系統模型 128
5.3.2 *優解 129
5.3.3 數值算例與分析 134
5.3.4 討論 135
5.4 有限熱容高溫熱源熱機循環構型優化 135
5.4.1 熱機模型 135
5.4.2 *優構型 136
5.4.3 傳熱規律對性能的影響 138
5.4.4 基本優化關系 140
5.4.5 數值算例與分析 141
5.4.6 討論 142
5.4.7 熱漏對有限熱容高溫熱源熱機構型優化的影響 142
5.5 有限熱容低溫熱源制冷循環構型優化 146
5.5.1 制冷機模型 146
5.5.2 *優構型 147
5.5.3 傳熱規律對性能的影響 149
5.5.4 基本優化關系 150
5.5.5 數值算例與分析 152
5.5.6 討論 152
5.5.7 熱漏對有限熱容低溫熱源制冷機構型優化的影響 153
5.6 小結 157
第6章 兩熱源多級連續正、反向卡諾循環構型優化 159
6.1 引言 159
6.2 兩熱源多級連續正、反向內可逆卡諾循環構型優化 159
6.2.1 系統模型 159
6.2.2 *優控制理論應用 163
6.2.3 數值算例與分析 166
6.2.4 輻射傳熱時循環構型優化 167
6.3 兩熱源多級連續正、反向不可逆卡諾循環構型優化 174
6.3.1 系統模型 174
6.3.2 *優控制理論應用 176
6.3.3 數值算例與分析 178
6.3.4 輻射傳熱時循環構型優化 180
6.4 小結 186
第7章 總結 187
參考文獻 191
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兩熱源循環熱力學優化理論 節選
第1章 緒 論 1.1 引 言 經典熱力學以可逆界限作為能量過程的評價指標，但根據熱力學第二定律表達這些指標時，熱力學輸出率為零，因而經典熱力學不能很好地表征循環的品質。因此，經典熱力學理論已不能滿足現代熱機及熱力工程技術發展的需要。熱力工程技術的進步需要以不可逆過程影響的新理論來指導。有限時間熱力學*初所研究的主要內容就是對經典熱力學進行改進和革新，求出存在系統與環境間有限速率熱交換的有限時間過程和有限尺寸裝置的熱力學性能界限。 有限時間熱力學是現代熱力學理論的一個新分支，它利用熱力學、傳熱學和流體力學相結合的方法，在有限時間和有限尺寸約束的條件下，以減少系統不可逆性為主要目標，優化存在傳熱傳質和流體流動不可逆性的實際熱力系統，對提高循環的性能起到了重要作用。有限時間熱力學以交叉、移植和類比的研究方法為主，追求普適的規律，所得結果更具有普適性，其研究結果已成為熱物理學的一個重要基礎。利用有限時間熱力學理論研究傳熱規律對單級和多級正、反向兩熱源熱力循環的性能優化從20世紀70年代起就得到了越來越多的重視，它為實際的單級和多級正、反向兩熱源熱力循環裝置發展提供了重要的理論工具，也顯示出了現代熱力學理論的勃勃生機。 1.2 有限時間熱力學的產生和發展 經典熱力學的研究表明，任何工作于溫度分別為、的高、低溫熱源之間的熱機，其熱效率都不可能超過著名的卡諾(Carnot)效率[1]。這一結論為工作于熱源溫度分別為和之間的任意熱機提供了熱效率的上限。但是，這一界限太高，需要進一步完善。 1957年，蘇聯核動力工程專家Novikov[2]、法國學者Chambdal[3]分別研究了核動力裝置的熱效率；1975年，加拿大理論物理學者Curzon和Ahlborn[4]也從理論上研究了卡諾熱機輸出功率*大時對應的熱效率。他們考慮了存在有限速率傳熱的卡諾熱機，分別導出了工質與恒溫高、低溫熱源間服從牛頓傳熱規律的卡諾熱機輸出功率*大時的熱效率為，即著名的卡諾效率。卡諾效率與實際熱機的*佳觀測性能相當接近，是比經典熱力學中卡諾效率更有用的效率界限，是有限時間熱力學研究的奠基性結果。 有限時間熱力學的研究可分為兩類：一類是求給定的熱力系統和過程對應的目標函數極值及目標函數間的相互關系；另一類是求給定*優目標函數對應的*優熱力過程(*優構型)。20世紀70年代中期以來，一大批國內外物理學家和工程學家使用函數極值理論、變分法和*優控制理論等研究方法，對有限時間熱力學的兩類基本問題進行了大量研究，得到了一大批既具有理論意義又具有實際熱力工程應用價值的研究結果，發現了許多新現象和新規律。截至2019年6月，在國內外已有13700多篇文獻發表。目前，有限時間熱力學主要的研究方向有：①對無限熱容熱源牛頓定律熱機系統的研究；②損失模型對熱機*優性能的影響；③熱源模型對熱機*優性能的影響；④實際熱機裝置和熱過程分析；⑤制冷循環研究；⑥熱泵循環研究；⑦類“熱機”過程分析，如化學反應過程、化學循環、流體流動做功過程和蒸餾分離過程等。 1.3 內可逆循環 一個內可逆系統由許多相互作用的子系統及環境組成，每個子系統均經歷可逆過程，而所有的不可逆性或耗散都發生在子系統之間及子系統與環境之間。因此，將該系統所經歷的過程稱為內可逆過程。全部由內可逆過程組成的循環即內可逆循環。描述內可逆循環的基本量有能量流、熵流、溫度和熱導率。根據內可逆工質的吉布斯方程可以列出能量及熵的基本平衡關系。 內可逆循環的各循環分支及循環分支與環境之間通過相互交換能量發生作用，每個循環分支由一些接觸點或接觸作用來表征，循環分支通過這些點交換能量。每一個接觸作用中，能量通過一個外延量(載流量)來傳輸。因此，每個接觸點都包含了與時間有關的函數，記為X、Y、I。其中，I為進入循環的能流，Y為與載流量有關的伴隨流量，X為該接觸點相應的熱力學內涵變量。 循環的內可逆使每個接觸的能量與外延量流對應，即內涵量為每個外延量流確定了一個能量值。內可逆循環可由其接觸變量和庫的外延量來描述。一般情況下，一些接觸變量及外延量是給定的，而其余為未知變量。但是，這些變量并不都是完全自由的，它們要遵循如下約束條件：①接觸點的吉布斯方程；②庫的平衡方程；③循環的平衡方程；④相互作用。 因此，內可逆循環可由關聯其接觸變量和庫的外延變量間的代數及常微分方程來表征。 若內可逆循環中的各種流及內涵量均與時間無關，則所有的接觸變量都變成了簡單變量，其中有些變量是具有固定值的外部變量，而有些變量就不確定，但與前述約束條件相聯系。從幾何意義上講，整個內可逆循環可由所有可能運行點組成的多維空間的超曲面來表示，所有接觸變量組成了該多維空間。 除了研究作為熱力學變量函數的內可逆循環的性能外，還會考慮作為外部參數Z的性能參數，如換熱器中的傳熱面積。由于經濟性約束，熱交換器總熱導率通常是給定的，問題可能是熱導率的分配會如何影響其性能。此時需要為接觸變量補充一些參數，以形成維數更高的空間。這些新增約束條件同已有的熱力學約束條件共同形成了可能的工作和設計點的超曲面空間。 內可逆循環運行時大多數的流將為零，這是因為相互作用——如從熱源到熱機的熱傳導——只存在于一兩個分支中。因為超曲面變量所表征的內可逆循環特征異常復雜，所以通常進一步的分析就是選定一些性能準則作為研究對象，這些準則由系統的接觸變量(和外部參數)，即超曲面上的每一(工作)點來決定。由此使得對性能的計算由復雜的超曲面問題變成簡單一些的一維問題。 有時也可以選擇二維參數作為研究對象，此時可將其中一個性能參數當成另一個參數的函數，如功率-效率曲線及制冷系數-制冷率曲線。在分析內可逆循環的性能特點時，經常用到性能標準所能達到的極值。已有的文獻根據所研究能量轉換裝置的不同類型，選取了大量不同的性能準則，本書只討論與內可逆循環有關的少量性能準則。盡管一般來說它們各不相同，但在一定的約束條件下，它們可以變為等價的。 1.4 不可逆循環 內可逆循環模型的建立為實際熱力循環的研究奠定了基礎，比基于可逆循環模型的結果前進了一大步，但是由于內可逆循環模型不能完全反映實際循環的復雜性，利用內可逆循環模型得到的結果與實際循環有較大差距。內可逆熱力循環只考慮了循環工質與熱源間的熱阻損失，除此之外，實際循環還存在熱漏、摩擦、渦流、慣性效應及非平衡等影響，也就是說實際循環不僅具有內部不可逆性，還具有外部不可逆性。 為了使循環模型更加貼近實際循環，很多學者建立了多種不可逆循環模型，比較典型的是利用一個常數項來表示循環中除熱阻之外的所有不可逆性[2，233，234]。但是，利用該模型得到的結果與內可逆循環的結果類似，并沒有反映出實際循環的特性。例如，文獻[2]、[5]~[7]建立了不可逆熱機模型，根據該模型得到的熱機功率和效率特性關系與內可逆熱機模型類似，均為類拋物線型，而實際熱機功率與效率特性關系呈扭葉型，說明該模型與實際熱機存在本質差別。同樣的情況還存在于制冷機模型中，因此這種不可逆循環模型是不完備的。 陳林根等在前人研究的基礎上，以內可逆循環模型為基礎，考慮循環中存在的熱阻、熱漏和其他不可逆性建立了新的廣義不可逆熱機、制冷機和熱泵循環模型，利用這類新的廣義不可逆循環模型導出的熱機、制冷機和熱泵特性關系與實際熱機、制冷機和熱泵特性關系相一致，而且包含了不同情況下的結果，因此，陳林根等提出的新的廣義不可逆循環模型是一種較為完備的不可逆循環模型。關于廣義不可逆熱力循環模型的性能優化。 1.5 兩熱源循環性能優化研究現狀 1.5.1 牛頓傳熱規律下恒溫熱源熱機循環 有限時間熱力學研究的基本熱力模型是內可逆模型，即只考慮有限速率傳熱不可逆性。Curzon和Ahlborn[4]導出了牛頓(線性)傳熱規律()下內可逆卡諾循環的*大輸出功率及對應的熱效率。嚴子浚[8]導出了牛頓傳熱規律下內可逆卡諾熱機熱效率與輸出功率之間的*優關系，即牛頓傳熱規律下內可逆卡諾熱機的基本優化關系。孫豐瑞等[9-11]得到了熱機“全息”功率、熱效率譜，形成了牛頓傳熱規律下內可逆卡諾熱機參數選擇的有限時間熱力學準則。孫豐瑞等[12]首先注意到了定常流熱機與往復式熱機在熱力學機制上的區別，利用有限面積代替有限時間約束，以比功率——對總傳熱面積平均的功率輸出為目標對內可逆熱機進行性能優化，得到了*小傳熱面積原理和面積特性關系[13]。 然而，實際熱機除熱阻損失外，還具有熱漏、內部耗散等不可逆性。一些文獻以熱阻加熱漏熱機模型[14-17]和熱阻加內不可逆損失熱機模型[7]為對象，研究了熱漏和內不可逆損失對熱機輸出功率與熱效率*優關系的影響，在此基礎上，陳林根等[18-21]建立了一個較完備的，包括熱阻、熱漏和其他不可逆損失的廣義不可逆卡諾熱機模型，并導出了牛頓傳熱規律下廣義不可逆卡諾熱機*大輸出功率界限和*大熱效率界限及輸出功率與熱效率的*優關系，所得結果與實際熱機特性一致。 以不同目標分析、優化循環的性能，已經成為有限時間熱力學領域一項十分活躍的研究工作。除了功率、熱效率目標外，1991年，Angulo-Brown[22]以為目標討論了熱機的性能優化(式中，為低溫熱源溫度；為熱機輸出功率；為熱機熵產率)，由于該目標在一定意義上與生態學長期目標有相似性，因此稱其為生態學*優性能。Yan[23]認為Angulo-Brown沒有注意到能量(熱量)與功的本質區別，將輸出功率()與非損失放在一起比較是不完備的，并提出以目標代替(式中，為環境溫度)。陳林根等[24]基于分析的觀點，建立了各種循環統一的分析生態學目標函數 (式中，為循環輸出；為循環熵產；為循環周期)，生態學目標函數反映了輸出率和熵產率之間的*佳折中。此后，不少文獻討論了牛頓傳熱規律下內可逆和不可逆卡諾熱機的生態學*優性能[25-29]，還有一些學者研究了Brayton[30，31]、Stirling和Ericsson[32]熱機的生態學*優性能。 20世紀80年代初，Salamon和Nitzan[33]分別研究了效率、損失和利潤率優化目標下內可逆卡諾熱機的*優性能。陳林根等在20世紀90年代初提出將有限時間熱力學與熱經濟學[34-37]相結合，建立了有限時間經濟分析法[38-41]，該方法定義利潤率為熱力循環的輸出功()的收益率與熱力循環的輸入(功)的成本率之差，輸出(輸入)等價于相同條件下熱力循環的可逆功。在此基礎上，陳林根等[38-41]導出了內可逆卡諾熱機的有限時間經濟性能界限、優化關系和參數優化準則。Ibrahim等[42]、de Vos[43，44]和Bejan[45]也提出了類似的思想。 鄭兆平等[46-48]研究了牛頓傳熱規律和普適模型下內可逆熱機的有限時間經濟*優性能，導出了循環利潤率與工質溫比和熱效率與工質溫比的關系式，以及利潤率與熱效率的特性關系，所得結果包含了內可逆Diesel、Otto、Atkinson和Brayton循環的有限時間經濟*優性能。Chen等[49]和李軍等[50]則導出了存在熱阻、熱漏和內不可逆損失時廣義不可逆卡諾熱機*優利潤率的解析式和*大利潤率及相應的熱效率界限，即牛頓傳熱規律下廣義不可逆卡諾熱機的有限時間經濟性能界限。Sahin等[51，52]以總費用平均的輸出功率*大為目標研究了內可逆和不可逆熱機的性能，得到了相應的熱力學經濟性能界限和優化準則。 1.5.2 牛頓傳熱規律下變溫熱源熱機循環 在實際熱力過程中經常是從有限熱容(變溫)熱源，而不是從無限熱容(恒溫)熱源吸熱產生功。Ondrechen等[53]研究了有限熱容熱源序接卡諾循環的*大輸出功問題，結果表明，即使在可逆熱力學范圍內，實際熱機的熱效率也受到有限熱容熱源的影響。嚴子浚[54]研究了給定吸熱量時高溫熱源為變溫熱源、低溫
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