不可逆循环的广义热力学动态优化研究进展 被引量：30

1

作者 陈林根 夏少军 冯辉君 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1223-1267,共45页

本文在简要回顾有限时间热力学、熵产生最小化理论、理论、广义热力学优化理论的基础上,从理论热力循环(包括恒温热源理论热机循环,变温热源理论热机循环,串接、联合和多热源理论热机循环,具有非均匀工质的理论热机循环,多级热力循环)... 本文在简要回顾有限时间热力学、熵产生最小化理论、理论、广义热力学优化理论的基础上,从理论热力循环(包括恒温热源理论热机循环,变温热源理论热机循环,串接、联合和多热源理论热机循环,具有非均匀工质的理论热机循环,多级热力循环)、理论化学机循环(包括单级等温化学机循环,单级非等温化学机循环,多级等温化学机循环,多级非等温化学机循环)、工程热力与化学循环(包括活塞式加热气缸膨胀过程,内燃机循环,光驱动发动机循环)、商业机循环等不可逆循环动态优化研究方面介绍了广义热力学优化理论的研究进展,最后指出除在研究对象范围和研究内容方面进一步拓展与细化外,追求物理模型的统一性、优化方法的通用性和优化结果的普适性是广义热力学优化理论的另一重要发展趋势,包括建立广义机模型. 展开更多

关键词 有限时间热力学 广义热力学优化理论 最优控制 不可逆循环 热机循环 化学机循环 商业机循环 广义机循环

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广义流传递过程的广义耗散最小化 被引量：15

2

作者 夏少军 陈林根 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期501-517,共17页

广义热力学优化理论研究的重要内容之一是追求优化结果的普适性.本文首先在回顾现有文献关于传热、传质、电容器充电、经济贸易过程等不可逆过程动态优化研究工作的基础上,基于广义热力学优化理论的研究思路,通过定义广义势、广义力、... 广义热力学优化理论研究的重要内容之一是追求优化结果的普适性.本文首先在回顾现有文献关于传热、传质、电容器充电、经济贸易过程等不可逆过程动态优化研究工作的基础上,基于广义热力学优化理论的研究思路,通过定义广义势、广义力、广义流、广义势容、广义耗散、广义耗散力等物理量,建立了一类广义流传递过程的广义热力学物理模型,形成了相应的动态优化问题,即在广义流守恒方程约束下求解广义流传递过程广义耗散最小化.然后,分别应用欧拉-拉格朗日方程和平均最优控制理论导出了普适的优化结果即最优性条件,并基于普适的优化结果得到了一些新结论.接着,进一步讨论了上述研究结果和结论在换热过程、等温节流、单向等温传质、双向等温传质、等温结晶过程、电容器充电过程、经济贸易过程等特例中的应用.最后,提出了不可逆过程"广义热力学动态优化"的研究思想.本文的研究结果丰富和完善了广义热力学优化理论. 展开更多

关键词 广义流传递过程 广义耗散最小化 传热传质 电容器充电 经济贸易 最优控制 广义热力学优化

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基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整制氢反应器的熵产生率和氢气产率分析 被引量：11

3

作者 李鹏蕾 陈林根 +3 位作者 夏少军 张磊 王超 冯辉君 《发电技术》 2020年第4期415-428,共14页

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-... 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。 展开更多

关键词 热化学储能 甲烷蒸汽重整反应器 熔融盐 熵产生率 氢气产率 有限时间热力学

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两有限势库内可逆广义机最大广义输出的最优构型 被引量：9

4

作者 夏少军 陈林根 冯辉君 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期276-286,共11页

寻求普适的优化结果是广义热力学优化理论研究的重要目标之一.前人对于热机、化学机、电池做功电路和商业机等循环的动态优化研究均仅限于具体学科的研究对象,研究结论有其独特的学科适用范围,无法揭示这些不同学科内研究对象和研究结... 寻求普适的优化结果是广义热力学优化理论研究的重要目标之一.前人对于热机、化学机、电池做功电路和商业机等循环的动态优化研究均仅限于具体学科的研究对象,研究结论有其独特的学科适用范围,无法揭示这些不同学科内研究对象和研究结论之间的共性规律.本文在回顾现有热力化学循环动态优化研究文献的基础上,基于广义热力学优化理论的研究思路,首先建立了两有限势库内可逆广义机的物理模型,形成了相应的动态优化问题,即在广义位移守恒方程约束下求解广义机循环广义输出最大化及与之对应的循环最优构型.然后,分别应用欧拉-拉格朗日方程和平均最优控制理论导出了普适的优化结果,并基于普适结果得到了广义流率和广义速率间满足3种特定关系时更为简化的优化结果.接着,进一步讨论了上述研究结果和结论在热力循环、等温化学循环、电池做功电路和商业机循环等特例中的应用.最后,提出了不可逆循环"广义热力学动态优化"的研究思想.本文研究丰富和完善了广义热力学优化理论. 展开更多

关键词 广义热力学优化 内可逆有限势库广义机循环 广义输出最大化 最优构型 热力循环 化学机循环 电池做功电路 商业机

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碘化氢分解反应过程熵产率最小化 被引量：7

5

作者 孔锐 陈林根 +4 位作者 夏少军 张磊 李鹏蕾 戈延林 冯辉君 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期565-579,共15页

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... 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. 展开更多

关键词 有限时间热力学 管式反应器 碘化氢分解反应 熵产率最小化 最优控制理论

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一类普适电化学反应系统的最优电流路径 被引量：6

6

作者 夏少军 陈林根 王超 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2021年第9期1025-1039,共15页

本文研究了一类普适反应类型(aA+bB■xX+yY)下有限时间与非零反应速率的电化学系统,考虑活化过电位、欧姆过电位和浓度过电位等各种内部不可逆性损失,应用有限时间热力学和最优控制理论分别导出了理想搅拌式和耗散流两类燃料电池最大输... 本文研究了一类普适反应类型(aA+bB■xX+yY)下有限时间与非零反应速率的电化学系统,考虑活化过电位、欧姆过电位和浓度过电位等各种内部不可逆性损失,应用有限时间热力学和最优控制理论分别导出了理想搅拌式和耗散流两类燃料电池最大输出功与最大利润时最优电流路径.结果表明:对于理想搅拌式燃料电池,无论是以最大输出功还是以最大利润为优化目标,其最优电流均随时间保持为常数,与过电位损失大小无关;对于耗散流燃料电池,其最大输出功时电压-电流特性曲线呈类抛物线规律变化,最大输出功时电流随时间呈现前半段急剧减小而后半段变化量较小的变化规律,而最大利润时电流随时间呈现前半段急剧减小而后半段急剧增加的变化规律,两种不同目标下电流最优路径间存在显著不同;反应级数的变化对不同目标下的优化结果也有显著影响,简单反应(A+B■X+Y)电化学系统下最大输出功时电流随电压的增加为典型的抛物线关系,而复杂反应(A+2 B■2 X+Y)电化学系统下最大输出功时电流随电压的增加在多数情形下呈近似的单调增加.本文研究结果对实际电化学系统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 电化学系统 最大输出功 最大利润 最优控制 有限时间热力学 广义热力学优化

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预热型S-CO_(2)布雷顿循环(火用)效率分析与优化 被引量：4

7

作者 金晴龙 夏少军 王超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1072-1083,共12页

预热型超临界二氧化碳布雷顿循环在燃气轮机余热回收应用领域中具有较高的发展潜力,对其开展性能分析与优化研究具有重要意义。应用有限时间热力学理论,建立变温热源条件下存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的预热... 预热型超临界二氧化碳布雷顿循环在燃气轮机余热回收应用领域中具有较高的发展潜力,对其开展性能分析与优化研究具有重要意义。应用有限时间热力学理论,建立变温热源条件下存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的预热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型,并对其进行数值模拟;分析工质质量流率、压缩机和透平效率、压比、换热器热导率以及分流系数对循环(火用)效率的影响;在总热导率一定的约束下,以(火用)效率最大为目标对预热器、加热器、回热器和冷却器的热导率分配比进行优化。结果表明:随着工质质量流率的增大,可通过降低加热器和回热器热导率、提高冷却器和预热器热导率的方式提升循环(火用)效率,且在考虑4个换热器热导率分配比的情况下,(火用)效率最大所对应的工质质量流率范围在92~95kg·s^(-1),功率可达到11.8~12.05MW;经由优化后,循环(火用)效率相比于初始设计点可提高17%以上,其所对应的循环热效率可达到34%以上,循环净功率可达到10.98MW以上。模型具有一定的普适性,研究结果可为实际工程装置的设计与运行提供理论指导。 展开更多

关键词 预热型超临界二氧化碳布雷顿循环 有限时间热力学 (火用)效率

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CO_(2)氢化合成低碳烯烃反应流程熵产率最小化

8

作者 于亚杰 夏少军 赵明 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期257-266,共10页

CO_(2)氢化合成低碳烯烃是一种非石油原料合成烯烃路径,具有广阔的应用前景。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CO_(2)氢化合成低碳烯烃反应器的反应流程进行建模及优化。在压缩机效率和癸烯(C10H20)产率均给... CO_(2)氢化合成低碳烯烃是一种非石油原料合成烯烃路径,具有广阔的应用前景。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CO_(2)氢化合成低碳烯烃反应器的反应流程进行建模及优化。在压缩机效率和癸烯(C10H20)产率均给定以及换热器与反应器热源温度完全可控的条件下,以整个流程的熵产率最小为优化目标,对流程最小熵产率及换热器与反应器的热源温度分布最优构型进行数值求解,并将最优流程与反应器熵产率最小对应流程进行对比。结果表明:通过优化使反应流程熵产率相比参考反应流程下降7.77%;在优化范围内,选取较低的换热器出口温度、适当提高H2摩尔分数与降低CO_(2)摩尔分数可以降低反应流程的熵产率。研究结果对CO_(2)氢化合成低碳烯烃反应流程最优设计具有一定理论指导意义。 展开更多

关键词 有限时间热力学 合成低碳烯烃 化学反应流程 熵产率最小化

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不同吹扫模式下HI分解膜反应器多目标性能优化

9

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 2024年第3期615-621,共7页

建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H_(2)回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策... 建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H_(2)回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策变量变化范围内HI转化率和H_(2)回收率最大两者具有一致性,但两者无法与总熵产率最小同时达到最优;相比顺流吹扫模式,逆流吹扫模式下Pareto前沿目标值均具有较高的HI转化率和H_(2)回收率。使用不同的决策方法选取最优解,顺流模式下的TOPSIS决策点和逆流模式下的LINMAP决策点具有较小的偏差因子可作为反应器参数设计最优解。 展开更多

关键词 有限时间热力学 HI分解膜反应器 HI转化率 H_(2)回收率 总熵产率 多目标优化

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能量利用系统的构形热力学优化理论——研究进展与太阳能驱动热电冷氢联产系统优化应用初探

10

作者 陈林根 冯辉君 +4 位作者 谢志辉 夏少军 戈延林 刘鹏 章先涛 《武汉工程大学学报》 CAS 2024年第5期543-563,共21页

首先介绍了有限时间热力学、构形设计和构形热力学优化等热学优化新理论的起源和最新研究进展;其次介绍了这些新理论在热力循环和部件性能优化中的应用研究进展;然后基于能量的高效梯级利用,提出了基于太阳能和燃料补能的能源供给方式,... 首先介绍了有限时间热力学、构形设计和构形热力学优化等热学优化新理论的起源和最新研究进展;其次介绍了这些新理论在热力循环和部件性能优化中的应用研究进展;然后基于能量的高效梯级利用,提出了基于太阳能和燃料补能的能源供给方式,集成燃气轮机循环、超临界二氧化碳布雷顿循环、有机朗肯循环、吸收式制冷循环和制氢过程,建立太阳能驱动热电冷氢联产系统新构型;最后对此联产系统新构型的构形热力学优化作了初步探讨。核心是围绕联产系统的“热-电-冷-氢”协同优化机理及调控机制、热力部件“流-结构-性能”的耦合演化规律与传热和热功转换强化机理、联产系统的能量高效梯级利用与多参数构形热力学优化三个关键科学问题,考虑子循环串/并/混联三种模式,综合运用理论解析、数值计算和实验验证的方法,开展联产系统的有限时间热力学优化、热力部件的构形设计、联产系统的构形热力学优化、三种联产系统优化结果的综合比较,实现联产系统热力部件与热力循环性能的一体化全局优化,促进形成一种多联产总能系统能量梯级利用优化理论的思路与框架,服务“双碳”战略。 展开更多

关键词 构形设计 有限时间热力学 构形热力学优化 太阳能 多联产系统

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预热型S-CO_(2)循环生态学函数分析与优化 被引量：2

11

作者 金晴龙 夏少军 +2 位作者 陈林根 黄佳洛 谢志辉 《工程热物理学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期2956-2966,共11页

预热型超临界二氧化碳(Supercritical CO_(2),简称S-CO_(2))布雷顿循环可进一步利用高温热源余热,在燃气轮机余热回收应用领域中具有较高的发展潜力。本文以存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的预热型S-CO_(2)布雷... 预热型超临界二氧化碳(Supercritical CO_(2),简称S-CO_(2))布雷顿循环可进一步利用高温热源余热,在燃气轮机余热回收应用领域中具有较高的发展潜力。本文以存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的预热型S-CO_(2)布雷顿循环为研究对象,考虑生态学函数为目标,首先分析了工质质量流率、压比、透平效率和压缩机效率的影响,然后在总热导率一定的条件下,以生态学函数最大目标分别对压比、质量流率、预热器、加热器、冷却器和回热器热导率分配比进行优化。结果表明:在质量流率较小时,可通过增大压比、分流系数、加热器热导率分配比的方式来提高生态学函数;在质量流率较大时,则需要适当减小压比、分流系数,增大预热器热导率分配比来提高生态学函数;经优化,循环生态学函数最大可提高150.98%。 展开更多

关键词 预热型超临界二氧化碳布雷顿循环 有限时间热力学 生态学函数 性能优化

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基于深度学习T2WI及弥散加权成像双模态影像一体化模型自动识别及分割宫颈癌 被引量：2

12

作者 夏邵君 朱海涛 +3 位作者 赵博 李晓婷 曹崑 孙应实 《中国介入影像与治疗学》 北大核心 2023年第6期366-371,共6页

目的基于深度学习(DL)结合Transformer网络及卷积神经网络(CNN)构建T2WI及弥散加权成像(DWI)双模态宫颈癌影像自动识别及分割一体化模型,并观察其应用价值。方法回顾性收集116例经病理确诊的宫颈癌患者,对其中58例基于盆腔轴位T2WI、80... 目的基于深度学习(DL)结合Transformer网络及卷积神经网络(CNN)构建T2WI及弥散加权成像(DWI)双模态宫颈癌影像自动识别及分割一体化模型,并观察其应用价值。方法回顾性收集116例经病理确诊的宫颈癌患者,对其中58例基于盆腔轴位T2WI、80例基于盆腔轴位DWI手动勾画肿瘤ROI,之后行2D切片,标注为“肿瘤”或“非肿瘤”,共获得1166幅T2WI和1066幅DWI 2D切片。随机选取200幅T2WI(46幅肿瘤切片及154幅非肿瘤切片)和174幅DWI 2D切片(62幅肿瘤及112幅非肿瘤)为测试集,按4∶1比例将其余966幅T2WI和892幅DWI 2D切片分为训练集和验证集。以Swin Transformer网络构建宫颈癌四分类自动识别模型,结合迁移学习方法,对训练集和验证集的2个模态切片进行分类。基于nnU-Net框架开发2个通道深度分别为7层与8层的U-Net网络,构建不同模态影像宫颈癌自动分割模型;根据准确率(ACC)、精确度(Precision)、召回率(Recall)和平衡F分数(F1-score)评估模型自动识别测试集宫颈癌的效能,以戴斯相似性系数(DSC)、95%豪斯多夫距离(95%HD)及平均表面距离(MSD)评价其自动分割测试集宫颈癌的效能。结果自动识别模型识别测试集T2WI及DWI 2D切片中的宫颈癌的总体ACC、Recall、Precision及F1-score分别为86.90%、69.44%、82.42%及0.75。自动分割模型分割测试集T2WI 2D切片中的宫颈癌的DSC、95%HD及MSD均值分别为76.69%、14.85 mm及4.10 mm,分割DWI 2D切片中的宫颈癌的DSC、95%HD及MSD均值分别为84.18%、3.28 mm及0.42 mm。结论DL结合Transformer网络及CNN构建的T2WI及DWI双模态影像一体化模型能有效自动识别并分割宫颈癌病灶。 展开更多

关键词 宫颈肿瘤 磁共振成像 自动识别 自动分割

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均匀热源条件下类叶状微通道矩形热沉的构形设计 被引量：2

13

作者 曲雪健 谢志辉 +2 位作者 关潇男 夏少军 戈延林 《半导体光电》 CAS 北大核心 2021年第4期525-531,共7页

针对均匀背景热流条件下的散热问题,构建了类叶状微通道矩形热沉模型,基于构形理论,在给定热沉体积与液冷通道总体积的约束条件下,以热沉最高温度和压降最小化为目标,以微通道单元数、主通道与分支通道的夹角、主通道与分支通道的管径... 针对均匀背景热流条件下的散热问题,构建了类叶状微通道矩形热沉模型,基于构形理论,在给定热沉体积与液冷通道总体积的约束条件下,以热沉最高温度和压降最小化为目标,以微通道单元数、主通道与分支通道的夹角、主通道与分支通道的管径比为设计变量进行了优化设计。结果表明:通过增加微通道单元数、减小主通道与分支通道的夹角、采用较小的主通道与分支通道之管径比,可以降低热沉的最高温度,但是会增大压降损失。 展开更多

关键词 构形理论 电子器件散热 微通道热沉 热设计

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强涌水隧道长距离反坡施工及涌水处治关键技术研究 被引量：2

14

作者 夏邵君 党亮 《施工技术（中英文）》 CAS 2021年第18期40-45,共6页

以跑马山2号隧道通风横洞长距离大反坡施工中发生的围岩脉状高承压涌水为工程依托,对深埋隧道长距离大反坡施工中高承压水分布的特征、处治措施、施工关键技术、组织方式进行研究。结果表明,复杂环境及山体断层和节理发育作用导致隧道... 以跑马山2号隧道通风横洞长距离大反坡施工中发生的围岩脉状高承压涌水为工程依托,对深埋隧道长距离大反坡施工中高承压水分布的特征、处治措施、施工关键技术、组织方式进行研究。结果表明,复杂环境及山体断层和节理发育作用导致隧道围岩结构裂隙水具有显著的水量大、沿裂隙分布特征。大气降雨、冰雪融水、地表溪沟、上部松散土类孔隙水等网状水源补给条件引起隧道围岩长期处于富水状态,高水压特征明显。隧道掘进中出现的高承压水与围岩构造裂隙发育密切相关。隧道涌水沿掌子面喷出,总体呈"钻孔时水量大、高承压,爆破后水量减、水压降"2个变化阶段,而涌水位置则呈沿围岩裂隙变化。结合实际开挖情况,涌水段围岩采用三台阶先行导坑法施工,下台阶前方形成倒坡储水载体及时跟进仰拱施工方法。 展开更多

关键词 隧道 强涌水 围岩 降水 施工技术

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回热型S-CO_(2)布雷顿循环的[火用]效率分析与优化 被引量：2

15

作者 夏少军 金晴龙 吴志祥 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期111-120,共10页

回热型超临界二氧化碳布雷顿循环在燃气轮机余热回收利用领域具有较大的发展和应用潜力,对其开展性能分析与优化具有重要意义。文中应用有限时间热力学理论,建立了变温热源条件下存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素... 回热型超临界二氧化碳布雷顿循环在燃气轮机余热回收利用领域具有较大的发展和应用潜力,对其开展性能分析与优化具有重要意义。文中应用有限时间热力学理论,建立了变温热源条件下存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的回热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型,分析了工质质量流率、压缩机与透平效率、总热导率对循环[火用]效率与循环压比特性关系的影响,然后在总热导率一定的条件下以[火用]效率最大为目标,对加热器、冷却器和回热器的热导率分配比以及循环压比、工质质量流率进行优化。结果表明:在文中取值范围内,经优化后的[火用]效率可比初始设计点提高37.96%。文中还给出了不同工质质量流率下[火用]效率达到最大时所对应的设计参数。 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 [火用]效率

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复杂热源下不可逆诺维科夫热机最大功率输出

16

作者 赵明 夏少军 于亚杰 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期79-87,共9页

考虑实际热机工作下的旁通热漏和内部耗散等不可逆因素,建立了包括连续均匀分布、三角形分布、二次分布和帕累托分布等四种不同的统计概率分布高温热源温度下的广义不可逆诺维科夫热机模型,导出了热机最大输出功率及相应的热效率和熵产... 考虑实际热机工作下的旁通热漏和内部耗散等不可逆因素,建立了包括连续均匀分布、三角形分布、二次分布和帕累托分布等四种不同的统计概率分布高温热源温度下的广义不可逆诺维科夫热机模型,导出了热机最大输出功率及相应的热效率和熵产率随高温热源温度、内部不可逆性等因素变化的关系式。结果表明:热漏和内部耗散分别对热机性能有着不同的影响,热漏使统计热源温度分布下最大功率输出对应的热效率减小,同时也增大了熵产率,但对热机的最大功率输出无影响;内部耗散不可逆性使热机的最大输出功率及相应热效率均明显减小,但使熵产率先增大后减小;熵产率随高温热源温度的标准差增大而减小。研究结果对太阳能发电厂性能提升具有一定理论指导意义。 展开更多

关键词 有限时间热力学 不可逆诺维科夫热机 统计分布的热源温度 热漏 内部耗散 最大功率优化

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乙烯齐聚化工流程熵产率最小化

17

作者 于亚杰 夏少军 赵明 《化学反应工程与工艺》 CAS 2023年第1期72-80,共9页

乙烯齐聚反应合成液体燃油技术在军用和民用领域具有广阔的应用前景。基于有限时间热力学,对包含混合器、压缩机、换热器以及乙烯齐聚反应器的化工流程进行了建模与优化,计算给定癸烯产率条件下流程熵产率最小时的压缩机出口压力、换热... 乙烯齐聚反应合成液体燃油技术在军用和民用领域具有广阔的应用前景。基于有限时间热力学,对包含混合器、压缩机、换热器以及乙烯齐聚反应器的化工流程进行了建模与优化,计算给定癸烯产率条件下流程熵产率最小时的压缩机出口压力、换热器出口温度以及换热器与反应器的管外热源分布,并将优化结果与参考化工流程以及反应器熵产率最小的对应流程进行了对比。结果表明,换热器出口温度为608.18 K和压缩机出口压力为2.68 MPa时,流程的熵产率最小,优化后的流程熵产率相比参考化工流程下降了3.12%,相较于反应器熵产率最小对应流程熵产率降低了1.30%。研究结果对乙烯齐聚化工流程最优设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 有限时间热力学 乙烯齐聚 熵产率 流程优化

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逆水气变换化工流程热力学优化

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作者 赵明 夏少军 于亚杰 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期598-603,共6页

文章应用有限时间热力学理论,首先建立了逆水气变换(RWGS)化工流程模型,并分析了反应器入口压力和入口摩尔流率对整个化工流程性能的影响,接着以总熵产率最小和CO产率最大为优化目标,采用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-II)对RWGS化工流... 文章应用有限时间热力学理论,首先建立了逆水气变换(RWGS)化工流程模型,并分析了反应器入口压力和入口摩尔流率对整个化工流程性能的影响,接着以总熵产率最小和CO产率最大为优化目标,采用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-II)对RWGS化工流程进行了多目标优化。结果表明:化工流程的最小总熵产率与最大CO产率两个目标无法同时达到最优;Pareto最优前沿包含了2个目标在不同权重下的最优解;与参考点相比,利用LINMAP决策的方法确定的最优解使总熵产率减小了3.5%,CO产率增加了3.5%。文中研究结果对实际RWGS化工流程的设计与优化有一定的理论指导意义。 展开更多

关键词 有限时间热力学 逆水气变换 流程 熵产率 CO产率 多目标优化

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大空隙透水铺装基层碎石抗压碎性能的试验和计算

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作者 徐钰鹏 刘建石 +4 位作者 何会新 王强 夏邵君 兰小磊 耿飞 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期729-736,共8页

为满足高渗透性透水铺装基层的应用需求,设计了3种大空隙率的碎石与砂石基层连续级配以及3种不同单粒级级配,试验测试了不同级配集料的压碎值,分析了相应的影响机理和压碎前后的粒径含量变化。试验结果表明:饱水后压碎值的升高幅度与细... 为满足高渗透性透水铺装基层的应用需求,设计了3种大空隙率的碎石与砂石基层连续级配以及3种不同单粒级级配,试验测试了不同级配集料的压碎值,分析了相应的影响机理和压碎前后的粒径含量变化。试验结果表明:饱水后压碎值的升高幅度与细集料含量成正相关;混掺7.1%的砂可提高碎石的抗压碎能力;大粒径碎石对压碎值的减小效果随粒径的增大而降低。提出了压碎值的临界粒径理论及其推论,发现将9.5 mm以上粒径含量控制在59.6%以上,最大粒径控制在19~26.5 mm,可有效改善大空隙碎石的压碎值;提出了压碎值的分界粒径假设、等价粒径含量折减转化概念以及系列压碎值计算模型,57个算例的平均误差小于2.4%,该模型可进一步用于具有无单一粒径特征的连续级配、间断级配和单粒级级配且最小粒径不小于2.36 mm的不同材料大空隙碎石的压碎值估算,显著提高了透水铺装道路基层大空隙碎石级配的设计效率。 展开更多

关键词 海绵城市 级配碎石 压碎值 路面基层 计算模型

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不可逆过程广义热力学动态优化研究进展 被引量：45

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作者 陈林根 夏少军 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期981-1022,共42页

广义热力学优化理论是热科学与技术领域的研究热点之一.本文首先回顾了有限时间热力学、熵产生最小化理论、理论、广义热力学优化理论的产生与发展,深入剖析了上述热学优化理论的物理内涵及其相互间异同点,然后从传热过程、传质过程、... 广义热力学优化理论是热科学与技术领域的研究热点之一.本文首先回顾了有限时间热力学、熵产生最小化理论、理论、广义热力学优化理论的产生与发展,深入剖析了上述热学优化理论的物理内涵及其相互间异同点,然后从传热过程、传质过程、电容器充电电路和经济贸易过程等不可逆过程动态优化研究方面介绍了广义热力学优化理论的研究进展,重点比较了熵产生最小化理论和理论在传热传质过程优化中的异同点,最后指出除在研究对象范围和研究内容方面进一步拓展与细化外,追求物理模型的统一性、优化方法的通用性和优化结果的普适性是广义热力学优化理论的另一重要发展趋势. 展开更多

关键词 有限时间热力学 熵产生最小化理论 理论 广义热力学优化理论 最优控制

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