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基于最小熵产率的碘化氢分解膜反应器最优构型 被引量：5
1
作者 孔锐 陈林根 +2 位作者 夏少军 李鹏蕾 戈延林 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1637-1644,共8页
建立了使用高温氦气逆流方式加热的管式活塞流碘化氢(HI)分解膜反应器数学模型,利用有限时间热力学理论和最优控制理论以总熵产率(EGR)最小为目标求解了反应器的最优构型,最优反应器的总熵产率相比参考反应器降低了15.8%。在改变氦气入... 建立了使用高温氦气逆流方式加热的管式活塞流碘化氢(HI)分解膜反应器数学模型,利用有限时间热力学理论和最优控制理论以总熵产率(EGR)最小为目标求解了反应器的最优构型,最优反应器的总熵产率相比参考反应器降低了15.8%。在改变氦气入口流率的情况下,设计了总熵产率与最优反应器相同的加长反应器。结果表明,两种优化后反应器总熵产率的减少主要是传热过程的不可逆性降低引起的,最优反应器局部熵产率分布更均匀。 展开更多
关键词 有限时间热力学 碘化氢分解 膜反应器 熵产率最小化 最优控制理论
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基于熔融盐加热的SMR膜反应器热力学优化 被引量：5
2
作者 李鹏蕾 陈林根 +3 位作者 夏少军 孔锐 吴志祥 戈延林 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1363-1368,共6页
建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整膜反应器(MS-SMRMR)模型,以甲烷转化率最大、氢气产率最大和总熵产率最小为优化目标,利用带精英策略的非劣解排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法对MS-SMRMR进行了三目标优化。研究结果表明:Pareto最优前沿包含了... 建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整膜反应器(MS-SMRMR)模型,以甲烷转化率最大、氢气产率最大和总熵产率最小为优化目标,利用带精英策略的非劣解排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法对MS-SMRMR进行了三目标优化。研究结果表明:Pareto最优前沿包含了各单目标优化的最优解;利用TOPSIS方法在Pareto最优前沿上选择得到了最优的决策点,该决策点所对应的甲烷转化率、氢气产率和总熵产生率与参考点的结果相比分别提高了8.4%,8.5%和4.32%。 展开更多
关键词 有限时间热力学 甲烷蒸汽重整膜反应器 甲烷转化率 氢气产率 熵产率 三目标优化
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应用NSGA-Ⅱ算法的硫酸分解过程多目标优化 被引量：4
3
作者 孙铭 夏少军 +2 位作者 陈林根 王超 唐晨琪 《节能》 2020年第3期118-123,共6页
基于有限时间热力学理论分析管式活塞流反应器的进口初始条件对硫酸(SO2)分解反应过程的影响,并运用第二代非支配解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),以反应物进口温度、反应物进口压力和反应物进口总摩尔流率Ftot,in为优化变量,对参考反应器的总... 基于有限时间热力学理论分析管式活塞流反应器的进口初始条件对硫酸(SO2)分解反应过程的影响,并运用第二代非支配解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),以反应物进口温度、反应物进口压力和反应物进口总摩尔流率Ftot,in为优化变量,对参考反应器的总熵产生率最小和SO2产率最大进行多目标优化。结果表明,参考反应器的总熵产生率最小和SO2产率最大之间相互制约,两者无法同时取得最优值;多目标优化可以得到参考反应器的总熵产生率最小和SO2产率最大在占不同权重时的最优决策,即Pareto最优前沿,对参考反应器进行Pareto改进,可得到较好的优化结果。文中研究结果对实际管式活塞流反应器的设计与优化具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 有限时间热力学 硫酸分解 熵产生率 产率 多目标优化 PARETO改进
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Dulong-Petit传热规律下甲烷蒸汽重整反应器熵产率最小化 被引量：3
4
作者 陈庆晓 夏少军 +1 位作者 王文华 陈林根 《节能》 2018年第3期31-40,共10页
基于有限时间热力学理论,考虑管式活塞流转化管外热源与管内混合反应物间传热服从Dulong–Petit传热规律[q∝?(T)^(1.25)],对管式活塞流反应器中的甲烷蒸汽重整反应进行优化。在管外热源温度分布完全可控及氢气(H_2)产率、进口压力、进... 基于有限时间热力学理论,考虑管式活塞流转化管外热源与管内混合反应物间传热服从Dulong–Petit传热规律[q∝?(T)^(1.25)],对管式活塞流反应器中的甲烷蒸汽重整反应进行优化。在管外热源温度分布完全可控及氢气(H_2)产率、进口压力、进口反应混合物总摩尔流率和惰性气体氮气(N2)的摩尔流率均给定的条件下,以化学反应、粘性流动、传热过程的总熵产率最小为目标,应用非线性规划数值方法对反应器的最小熵产率以及管外温度的最优分布进行了数值求解,并与管外热源温度恒定、热源温度线性变化的两种参考反应器以及分别服从牛顿传热规律[q∝?(T)]和线性唯象传热规律[q∝?(T^(–1))]的最优反应器进行了比较。结果表明,最优反应器与2种参考反应器相比熵产率降低了58%以上;对反应器进行预加热有利于减小反应器的熵产率;对于最优反应器,中间段区域存在恒定的化学驱动力或恒定的热驱动力;传热规律对SMR反应器的热源与反应物温度最优构型及最小熵产率均有显著影响。 展开更多
关键词 甲烷蒸汽重整 管式反应器 熵产率最小化 有限时间热力学
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电化学酸化池降低海水pH值过程灰色系统模型研究 被引量：2
5
作者 王超 陈林根 +2 位作者 夏少军 宋汉江 孙丰瑞 《节能》 2018年第4期75-80,共6页
电化学酸化池降低海水p H值过程中氢离子通过离子交换膜从阳极室进入中间腔的传输过程涉及复杂的电化学、动力学,在缺乏相关信息情况下,电化学酸化池可视为信息不完全的灰色系统。基于灰色系统理论对2种电化学酸化池降低海水p H值过程... 电化学酸化池降低海水p H值过程中氢离子通过离子交换膜从阳极室进入中间腔的传输过程涉及复杂的电化学、动力学,在缺乏相关信息情况下,电化学酸化池可视为信息不完全的灰色系统。基于灰色系统理论对2种电化学酸化池降低海水p H值过程进行研究,分别建立其灰色GM(1,N)幂模型及其派生GM(1,N,x^((1)))幂模型。结果表明GM(1,N,x^((1)))幂模型模拟结果优于GM(1,N)幂模型结果;电化学酸化池工作时间、电流、电压、电阻均对氢离子传输过程存在影响。所得结果有助于初步理解电化学酸化池运行规律,对进一步建立电化学酸化池降低海水p H值过程氢离子传输理论模型及实际电化学酸化池工作过程的操作具有一定理论指导意义。 展开更多
关键词 电化学酸化池 海水 PH值 灰色系统
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回热型S-CO_(2)循环基本性能分析与优化 被引量：1
6
作者 金晴龙 夏少军 吴志祥 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期15-26,共12页
考虑有限温差传热、不可逆压缩过程和不可逆膨胀过程等不可逆因素,应用有限时间热力学理论建立了变温热源条件下的回热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型。首先,分析了工质质量流率、压比、透平效率和压缩机效率对循环净输出功率、热效率... 考虑有限温差传热、不可逆压缩过程和不可逆膨胀过程等不可逆因素,应用有限时间热力学理论建立了变温热源条件下的回热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型。首先,分析了工质质量流率、压比、透平效率和压缩机效率对循环净输出功率、热效率和循环最高温度的影响;然后,在总热导率一定的条件下分别以输出功率最大和热效率最大为目标,对加热器、冷却器和回热器热导率分配比进行优化。结果表明:回热型S-CO_(2)布雷顿循环功率-效率特性曲线呈过原点的扭叶型,存在相应的压比使得输出净功率与热效率分别达到最大;相比于初始设计参数计算的循环性能,优化后循环净输出功率可提高27.3%,最大比功可提高46.9%,最大热效率可提高17.78%。 展开更多
关键词 回热型超临界二氧化碳布雷顿循环 有限时间热力学 净输出功率 热效率
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烯烃齐聚化工流程熵产率分析与优化
7
作者 夏少军 于亚杰 赵明 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期27-32,共6页
烯烃齐聚反应是一种可将低碳烯烃转化为高碳燃油的反应,在舰船燃油保障领域有着重要意义。以有限时间热力学理论为基础,对包含混合器、压缩机、换热器与反应器的烯烃齐聚化工流程进行建模,在给定压缩机效率、换热器与反应器热源温度分... 烯烃齐聚反应是一种可将低碳烯烃转化为高碳燃油的反应,在舰船燃油保障领域有着重要意义。以有限时间热力学理论为基础,对包含混合器、压缩机、换热器与反应器的烯烃齐聚化工流程进行建模,在给定压缩机效率、换热器与反应器热源温度分布和癸烯(C_(10)H_(20))产率的条件下,以流程熵产率最小为优化目标,以反应器进口压力、混合器入口组分及总摩尔流率为自变量进行优化,并将优化结果与参考化工流程和反应器熵产率最小对应流程进行比较。结果表明:通过优化使流程熵产率下降了44.41%;在优化范围内,减小混合器入口总摩尔流率与反应器进口压力可降低流程熵产率;流程最小熵产率相较于反应器熵产率最小对应流程的熵产率减小了49.29%。 展开更多
关键词 有限时间热力学 烯烃齐聚 化工流程 熵产率最小化
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广义辐射传热有热漏换热过程■耗散最小化 被引量：1
8
作者 夏少军 陈林根 孙丰瑞 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1350-1361,共12页
换热器性能的提高有利于提高能源利用效率。本文研究了广义辐射传热规律[q∝△(T^n)]下与外界环境间存在热漏的换热过程,应用平均最优控制理论导出了过程[火积]耗散最小时的最优性条件。基于普适的优化结果,进一步得到了牛顿(n=1)、线... 换热器性能的提高有利于提高能源利用效率。本文研究了广义辐射传热规律[q∝△(T^n)]下与外界环境间存在热漏的换热过程,应用平均最优控制理论导出了过程[火积]耗散最小时的最优性条件。基于普适的优化结果,进一步得到了牛顿(n=1)、线性唯象(n=-1)、辐射(n=4)以及一类混合传热规律下的特例结果,并与热流率和热流体温度分别为定值的常规传热策略进行了比较。给出了数值算例,揭示了传热量和热漏对换热器最小[火积]耗散及相应热、冷流体温度最优分布规律的定性与定量影响规律,明晰了有热漏条件下热流率和热流体温度分别为定值时的两种传热策略的优劣性。本文结果可用于指导实际换热装置的优化设计。 展开更多
关键词 换热过程 热漏 广义辐射传热规律[火积]耗散最小 有限时间热力学
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高温氦气加热的硫酸分解反应器性能分析
9
作者 荣磊 孙铭 夏少军 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期7-12,19,共7页
基于高温气冷堆的热化学硫碘循环制氢是一种具有广阔应用前景的大规模制氢技术,如何对高温氦气流加热条件下的硫酸分解反应器进行热设计与优化是亟待解决的技术问题之一。为此,利用有限时间热力学理论建立了高温氦气加热的管式活塞流硫... 基于高温气冷堆的热化学硫碘循环制氢是一种具有广阔应用前景的大规模制氢技术,如何对高温氦气流加热条件下的硫酸分解反应器进行热设计与优化是亟待解决的技术问题之一。为此,利用有限时间热力学理论建立了高温氦气加热的管式活塞流硫酸分解反应器模型,分析了反应器热源流动布置方式、结构参数、操作参数对反应器总熵产生率、SO2产率和SO3转化率的影响。结果表明:在相同的热源和反应物进口参数条件下,逆流式反应器相比顺流式反应器SO2产率更高、总熵产生率更低;在所研究的参数变化区间内,增加反应器转化管管径和管长,总熵产生率降低,SO2产率和SO3转化率增大。该研究结果对于实际硫酸分解反应器的最优设计与运行具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 有限时间热力学 硫酸分解反应器 熵产生率 SO2产率 SO3转化率
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