摘要：热化学硫碘循环是一种有潜力的制氢方式,而碘化氢分解反应是制氢过程的关键步骤,碘化氢的分解转化率决定了制氢效率的高低.为进一步从热力学第二定律的角度对碘化氢分解过程进行分析优化,本文建立了碘化氢分解一维活塞流管式反应器模型,并基于有限时间热力学理论,以系统中熵产率最小为优化目标进行研究.考虑传热、流动和化学反应过程的总熵产率,在给定的混合气体进口温度和混合气体进口压力及氢气产率约束条件下进行优化分析,分别考虑管长度固定和自由的两种情况,利用最优控制理论求解管外的热源温度最优分布.结果表明优化后的反应器中管外热源温度和混合气体温度差值存在相对恒定的子区间,并且管外热源的温度变化范围相对热源线性变化的参考反应器更广.与参考反应器相比,管长固定时(L=3 m)最优反应器的总熵产率降低了51.3%,管长自由变化时总熵产率存在二次最优,此时最优反应器长度Lopt=4.91 m,总熵产率相比参考反应器降低了57.6%.总熵产率的降低主要是由降低传热过程不可逆性实现的,适当延长管长可进一步降低反应过程中总熵产率.同时结合工业生产实际对如何实现热源温度最优分布进行了探讨.本文的研究结果对碘化氢分解反应器的尺寸参数和工艺条件设计可提供理论指导.

摘要：基于构形理论和理论,以当量热阻为目标对层流冷却条件下的圆柱体热源进行构形研究,分析热源直径和导热系数对其传热性能的影响.结果表明:在热源体积一定的条件下,不存在最佳热源直径使得其当量热阻取得最小值.随着热源直径的减小、导热系数的增大,热源当量热阻减小,此时热源系统的整体传热性能得到提高.此外,圆柱体热源表面温度沿来流方向逐渐增大,且其表面换热系数沿来流方向逐渐减小.本文所得结果对热源的优化设计有一定的参考价值.

摘要：研制了一种喷射式线-筒放电反应器,在室温条件下进行了降解实际空气流中甲苯的实验研究。结果表明,该反应器能够有效降解甲苯,但不同的通气方式对甲苯降解率有显著影响,验证了该反应器设计的合理性。同时证明,通过流场控制可以提高甲苯降解率。电场方向与气流方向一致则强化降解,两者方向相反则弱化降解。当电压为34kV时,正脉冲和负脉冲的甲苯降解率相差高达42.5%。当电压小于火花放电电压时,甲苯降解率随着电压的增大而升高;当电压过大时,电极间发生火花放电,甲苯降解率不升反降。小电压时,小电容放电的甲苯降解率较高;但随着电压的增大,大电容的优势得以体现。甲苯降解率随气流中甲苯初始浓度的升高而降低;随气体流量的增大而降低;环境湿度过大时,甲苯降解率下降,并且甲苯氧化不完全,有CO生成。

摘要：太阳能热化学储能能够有效解决太阳能时间和空间分布不均的问题。在工业甲烷蒸汽重整反应器模型的基础上,利用有限时间热力学理论建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整反应器(steam methane reforming reactor heated by molten salt,MS-SMRR)模型,得到了MS-SMRR的设计参数,并分析了MS-SMRR的几何参数和操作参数对氢气产率和总熵产生率的影响规律。结果表明:在氢气产率一定时,逆流参考反应器比顺流参考反应器的总熵产生率低,且消耗的熔融盐少;增大熔融盐进口温度和减小反应混合物进口压力能够显著提高MS-SMRR的氢气产率。研究结果对实际MS-SMRR的优化设计具有一定的理论指导意义。

摘要：应用有限时间热力学理论建立了Maisotsenko往复式布雷顿循环模型,给出了循环功率和效率的计算流程,借助数值计算方法分析了传热损失和循环注水流率等设计参数对循环热力性能的影响。并与传统往复式布雷顿循环进行比较,证明了Maisotsenko往复式布雷顿循环性能的优越性。所得结果对实际Maisotsenko往复式燃气轮机的设计优化有指导作用。

摘要：研究了有限热源条件下工质与热源间传热规律服从Q∝ (ΔT) m 时广义卡诺热机的有限时间热力学性能 ,导出了循环的最优构形及最优功率与效率间的基本优化关系 ,给出了某些特例分析 ,所得结果对实际热机的设计工作具有一定的理论指导作用 .

摘要：研究受热阻和热漏影响的不可逆费米量子卡诺热机输出功率和熵产率的协调优化性能，得到了Ｅ目标最大时量子热机的最佳特性参数．

摘要：采用有限时间热力学理论,建立了高炉余能余热驱动的变温热源内可逆中冷回热(ICR)布雷顿热电联产(CHP)装置模型,以利润率和效率为目标函数,应用有限时间经济分析法研究了装置的性能。通过数值计算分析了装置的一般性能和最优性能,求出了最优利润率和最优效率时的中间压比分配,分析了中冷度、回热度、供热温度等设计参数对装置性能的影响。

摘要：运用有限时间热力学理论建立了循环总换热面积一定时,考虑热源与循环工质的传热损失的亚临界简单内可逆有机朗肯循环模型。采用R245fa作为循环工质,分析了总换热面积、蒸发器面积比和循环工质的质量流率对循环净输出功率、热效率和热源出口温度的影响,发现合理选择上述参数可使循环的性能参数较优。所得结果对亚临界有机朗肯循环装置的设计和使用具有一定的指导意义。

摘要：基于已有文献建立了恒温热源内可逆闭式Brayton循环模型,应用有限时间热力学理论和精英非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法,对循环进行热力学分析和多目标优化。以换热器热导率分配和循环压比为优化变量,同时对循环的无因次功率、热效率、无因次生态学函数和无因次功率密度等四个目标进行多目标优化,分析了四目标优化时,最优热导率分配和循环最优压比对四目标特性的影响。在不同优化目标组合的情况下,通过比较LINMAP、TOPSIS和Shannon Entropy三种决策方式的偏差指数,得到了最理想的设计方案。研究成果可为新型燃气轮机的优化设计提供参考。