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对流换热过程的广义热阻及其与[火积]耗散的关系 被引量：43
1
作者 陈群 任建勋 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第14期1730-1736,共7页
为了更加直观地分析与优化对流换热过程,引入了多维传热系统的热流加权平均温度和热流加权平均温差的概念,并定义热流加权平均温差与总热流的比值为传热过程的广义热阻,提出了优化对流换热过程的最小热阻原理,分析了对流换热过程的广义... 为了更加直观地分析与优化对流换热过程,引入了多维传热系统的热流加权平均温度和热流加权平均温差的概念,并定义热流加权平均温差与总热流的比值为传热过程的广义热阻,提出了优化对流换热过程的最小热阻原理,分析了对流换热过程的广义热阻与火积耗散之间的关系,得出了最小热阻原理等价于火积耗散极值原理的结论.以恒壁温条件下的二维方腔内对流换热过程为例,研究了该过程的广义热阻,讨论了最小热阻原理在对流换热过程分析与优化中的适用性. 展开更多
关键词 对流换热 广义热阻 [火积]耗散 热流加权平均温差
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换热器[火积]散最小优化 被引量：42
2
作者 夏少军 陈林根 孙丰瑞 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第15期2240-2246,共7页
对一类高低温两侧流体之间传热服从牛顿定律[q∝Δ(T)]的两股流换热器进行了研究,在传热量一定的条件下,以(火积)耗散最小为优化目标,利用最优控制理论求出了换热器参数的最优分布,得出了对应于换热过程耗散最小时的热流密度为常数的结... 对一类高低温两侧流体之间传热服从牛顿定律[q∝Δ(T)]的两股流换热器进行了研究,在传热量一定的条件下,以(火积)耗散最小为优化目标,利用最优控制理论求出了换热器参数的最优分布,得出了对应于换热过程耗散最小时的热流密度为常数的结论.分析比较了逆流、顺流、凝结流三种形式的换热器,结果表明采用逆流式换热器可实现换热过程耗散最小.给出了数值算例,并与以熵产生最小为目标的优化结果进行了比较. 展开更多
关键词 有限时间热力学 (火积)耗散 最优控制 换热器
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[火积]耗散理论在换热器设计中的应用 被引量：39
3
作者 许明田 程林 郭江峰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2090-2092,共3页
本文首先说明(火积)耗散理论避免了最小熵产原理和傅里叶定律间的矛盾,显示了其在处理导热问题上的优越性。然后利用热力学(火积)和熵的关系,推出了换热器中由流体阻力引起的(火积)耗散表达式。
关键词 [火积]耗散 熵产 导热 换热器
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基于(火积)耗散的换热器热阻分析 被引量：39
4
作者 柳雄斌 孟继安 过增元 《自然科学进展》 北大核心 2008年第10期1186-1190,共5页
讨论了一维导热、典型对流换热过程和换热器中热阻的概念,提出了基于(火积)耗散的换热器热阻和换热器热阻因子的定义.建立了基于这一热阻的换热器分析方法,讨论了传热单元数和热容量流比对换热器热阻的影响.
关键词 换热器 热阻 [火积]耗散
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以[火积]耗散最小为目标的电磁体多学科构形优化 被引量：28
5
作者 魏曙寰 陈林根 孙丰瑞 《中国科学（E辑）》 CSCD 北大核心 2009年第9期1606-1613,共8页
利用耗散概念,推导出线圈(电磁体)在加入高导热材料情况下平均传热温差表达式,为应用耗散极值原理优化奠定了理论基础.在此基础上,针对电磁体稳态工作(磁场强度为定值,电磁体内各点均匀产热,发热量为定值)的情况,分别在无体积约束、给... 利用耗散概念,推导出线圈(电磁体)在加入高导热材料情况下平均传热温差表达式,为应用耗散极值原理优化奠定了理论基础.在此基础上,针对电磁体稳态工作(磁场强度为定值,电磁体内各点均匀产热,发热量为定值)的情况,分别在无体积约束、给定体积约束两种不同条件下,以耗散最小(也即平均传热温差最小)为目标对电磁体进行了构形优化.另外,分析了高导热材料对磁场的影响,并研究了平均传热温差最小值随体积、磁场强度的变化规律. 展开更多
关键词 构形理论 [火积]耗散 电磁体 多学科性能优化
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(火积)传递方程及其应用 被引量：24
6
作者 王松平 陈清林 张冰剑 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第15期2247-2251,共5页
(火积)是描述传热能力的物理量,在热量传递过程中伴随的(火积)传递,热量在传递过程中守恒,(火积)并不守恒,因而(火积)必定有其独特的传递规律.基于(火积)定义及其传递的思想,导出了描述多组分黏性流动体系(包含热传递、对流、质量传递... (火积)是描述传热能力的物理量,在热量传递过程中伴随的(火积)传递,热量在传递过程中守恒,(火积)并不守恒,因而(火积)必定有其独特的传递规律.基于(火积)定义及其传递的思想,导出了描述多组分黏性流动体系(包含热传递、对流、质量传递和化学反应过程)的(火积)传递方程,它描述了该体系传热过程中(火积)的传递规律.给出了(火积)流及其(火积)耗散的表达式,并分析了其物理机制.进而讨论了(火积)传递方程在稳态对流传热过程中优化传热的理论和方法,从不同侧面应用稳态过程(火积)传递方程得到了(火积)耗散极值原理和最小热阻原理,给出了对单组分体系稳态对流传热和稳态导热过程应用的例证. 展开更多
关键词 (火积)传递 (火积)耗散 对流传热
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[火积]耗散理论在管壳式换热器优化设计中的应用 被引量：24
7
作者 李孟寻 郭江峰 +1 位作者 许明田 程林 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1189-1192,共4页
本文基于遗传算法,以(火积)耗散数为目标函数,提出了换热器优化设计的(火积)耗散最小化方法。对一管壳式换热器的优化设计结果表明,通过优化设计,换热器的有效度提高了约5.7%,而泵功减少了约30%,但以增加换热面积为代价。和传统的以总... 本文基于遗传算法,以(火积)耗散数为目标函数,提出了换热器优化设计的(火积)耗散最小化方法。对一管壳式换热器的优化设计结果表明,通过优化设计,换热器的有效度提高了约5.7%,而泵功减少了约30%,但以增加换热面积为代价。和传统的以总成本最小为目标函数的优化设计方法相比较,具有明显优势。 展开更多
关键词 [火积]耗散 遗传算法 管壳式换热器
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换热器优化设计的最小(火积)耗散方法 被引量：18
8
作者 李雪芳 郭江峰 +1 位作者 许明田 程林 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期869-873,共5页
以水-水换热的平衡逆流换热器为例,把(火积)耗散理论应用于换热器的优化设计.在一定的假设条件下,得到了换热器的最佳长径比的解析表达式;在给定换热面积或换热管体积的约束条件下,获得了最佳质量速度和最小(火积)耗散率的解析表达式.... 以水-水换热的平衡逆流换热器为例,把(火积)耗散理论应用于换热器的优化设计.在一定的假设条件下,得到了换热器的最佳长径比的解析表达式;在给定换热面积或换热管体积的约束条件下,获得了最佳质量速度和最小(火积)耗散率的解析表达式.这些结果表明,为了减少换热器中的不可逆耗散,在允许的条件下应尽量增大换热面积,降低流速. 展开更多
关键词 (火积)耗散 管壳式换热器 优化设计
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用于高密度显热机房排热的分离式热管换热器性能优化分析 被引量：19
9
作者 李震 田浩 +3 位作者 张海强 刘晓华 江亿 钱晓栋 《暖通空调》 北大核心 2011年第3期38-43,共6页
分析了应用于信息机房空调系统的热管换热器的流程。热管换热器的总驱动温差为室内外温差,单级热管换热器内部制冷剂的恒温特性导致室内换热器和室外换热器两侧热容不匹配、等效热阻较大,可通过增加热管级数来降低换热器的热容不匹配程... 分析了应用于信息机房空调系统的热管换热器的流程。热管换热器的总驱动温差为室内外温差,单级热管换热器内部制冷剂的恒温特性导致室内换热器和室外换热器两侧热容不匹配、等效热阻较大,可通过增加热管级数来降低换热器的热容不匹配程度,从而降低等效热阻,提高换热效率。 展开更多
关键词 热管 (火积)耗散 温差 热力学优化
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基于(火积)耗散数最小的板翅式换热器优化设计 被引量：13
10
作者 郭江峰 许明田 程林 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期827-831,共5页
本文以传热和阻力引起的总(火积)耗散数最小为目标,在给定热负荷的情况下对工作流体为理想气体的板翅式换热器进行优化。结果表明,优化后传热(火积)耗散数和阻力(火积)耗散数都得到了大幅减小,而后者减小的幅度更大。随着总(火积)耗散... 本文以传热和阻力引起的总(火积)耗散数最小为目标,在给定热负荷的情况下对工作流体为理想气体的板翅式换热器进行优化。结果表明,优化后传热(火积)耗散数和阻力(火积)耗散数都得到了大幅减小,而后者减小的幅度更大。随着总(火积)耗散数的减小,换热器有效度有所增加,而消耗的风机功率大幅减小,从而提高了换热器整体性能。 展开更多
关键词 (火积)耗散 (火积)耗散数 遗传算法 板翅式换热器
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两流体换热器内粘性热对两流体(火积)的影响 被引量：7
11
作者 郭江峰 许明田 程林 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期621-627,共7页
以水和橄榄油为例研究了两流体换热器内只考虑传热引起的(火积)耗散的情况下,粘性热对换热过程中两流体(火积)的影响.结果表明,对于动力粘度较大的流体粘性热对两流体(火积)损耗的影响不能忽略.粘性热效应维持了流体的传热能力,使换热... 以水和橄榄油为例研究了两流体换热器内只考虑传热引起的(火积)耗散的情况下,粘性热对换热过程中两流体(火积)的影响.结果表明,对于动力粘度较大的流体粘性热对两流体(火积)损耗的影响不能忽略.粘性热效应维持了流体的传热能力,使换热过程的(火积)的损耗幅度相对减小;粘性热效应增加了导热引起的熵产,使换热过程的可用能损失相对增加.对于动力粘度较大的流体,在换热面积固定的条件下当流体质量流率增加到一定程度时,粘性热效应对(火积)的贡献幅度甚至大于传热引起的(火积)的耗散幅度,从而使换热器内损耗的幅度随着质量流率的增加而减小.在其他条件相同的情况下,选择冷流体为较小热容流率的流体时传递单位热量下的传热(火积)损耗率和熵产率要小于选择热流体为较小热容流率的流体时传递单位热量的传热(火积)损耗率和熵产率. 展开更多
关键词 (火积) (火积)耗散 粘性热 换热器 熵产
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基于(火积)理论的火力发电节能优化研究 被引量：8
12
作者 卫慧敏 杨立军 +1 位作者 杨勇平 杜小泽 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期1178-1196,共19页
提高能源利用效能,是控制化石能源总量,进而实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标的必要途径.接近我国总装机容量50%的火力发电机组全工况节能降耗在用能能效提升中具有关键作用.新物理量"(火积)"的引入贯通了系统能效与关键... 提高能源利用效能,是控制化石能源总量,进而实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标的必要途径.接近我国总装机容量50%的火力发电机组全工况节能降耗在用能能效提升中具有关键作用.新物理量"(火积)"的引入贯通了系统能效与关键设备内部各物理量场、传热传质表面结构参数、运行方式之间的关联,为火力发电系统的全工况节能降耗提供了新视角.本文梳理了(火积)耗散分析方法在火力发电热力系统节能中的应用成果,重点阐述了基于热量(火积)耗散、动量(火积)耗散以及质量(火积)耗散的锅炉尾部烟道及火电机组冷端换热网络的优化方法;并对有待深入解决的问题和未来的研究方向进行展望,分析各关键子系统的节能潜力和优化目标,以期为进一步提升能源转型时期火电机组的节能运行水平提供参考. 展开更多
关键词 (火积)耗散 多场协同 火力发电 能效提升 灵活调峰
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三套管式相变蓄热器分形肋片设计及( 火积) 耗散分析 被引量：8
13
作者 赵明 田扬 +1 位作者 胡明禹 张峰鸣 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期148-154,共7页
通过数值模拟的方法,根据分形原理设计了三套管式相变蓄热器的肋片并分析其蓄、放热特性,运用(火积)耗散原理对其蓄、放热过程进行分析。结果表明:相比其他结构的相变蓄热器,安装分形肋片的相变蓄热器可使蓄、放热时间缩短,效率提高;模... 通过数值模拟的方法,根据分形原理设计了三套管式相变蓄热器的肋片并分析其蓄、放热特性,运用(火积)耗散原理对其蓄、放热过程进行分析。结果表明:相比其他结构的相变蓄热器,安装分形肋片的相变蓄热器可使蓄、放热时间缩短,效率提高;模型2(T形分形模型)和模型3(Y形分形模型)比模型1(直肋模型)的蓄热时间分别缩短了35.64%和33%,放热时间分别缩短了47.65%和43.4%;模型2和模型3相比模型5(2倍填充直肋模型)所需蓄、放热时间基本接近,说明分形设计只需较低的金属填充量便可达到很好的蓄、放热效果;安装分形肋片的相变蓄热器在蓄、放热过程中(火积)耗散率(或其绝对值)下降更快,可逆性更好,换热效率更高。 展开更多
关键词 数值模拟 分形 相变蓄热 (火积)耗散
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太空辐射器传热优化设计及分析 被引量：8
14
作者 刘欣 梁新刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期605-611,共7页
为优化太空辐射器的设计,基于(火积)理论对太空辐射器的散热过程进行优化分析,分析结果表明辐射温度均匀性越好,太空辐射器辐射传热过程(火积)耗散越小,辐射器平均温度越低。以提高温度均匀性为目标设计了四种辐射器方案,并对不同方案... 为优化太空辐射器的设计,基于(火积)理论对太空辐射器的散热过程进行优化分析,分析结果表明辐射温度均匀性越好,太空辐射器辐射传热过程(火积)耗散越小,辐射器平均温度越低。以提高温度均匀性为目标设计了四种辐射器方案,并对不同方案进行仿真分析,仿真结果表明采用热管与流体管路组成传热网络后,辐射器温度均匀性最好,对外散热能力增强,流体回路热控系统整体温度下降,辐射器整体传热性能最优。 展开更多
关键词 太空辐射器 (火积)耗散 辐射 优化
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高热流密度下矩形微小通道对流换热的模拟与优化 被引量：8
15
作者 刘明艳 徐向华 梁新刚 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期633-636,共4页
本文采用FLUENT软件对高热流密度下微小通道的换热效果进行数值模拟,以热源平均温度、热源表面温差和泵功作为判据,对微小通道的结构尺寸进行优化。通过优化结果发现,在文中所讨论的尺寸范围内,最佳水力直径为0.615 mm、深宽比为3.25,... 本文采用FLUENT软件对高热流密度下微小通道的换热效果进行数值模拟,以热源平均温度、热源表面温差和泵功作为判据,对微小通道的结构尺寸进行优化。通过优化结果发现,在文中所讨论的尺寸范围内,最佳水力直径为0.615 mm、深宽比为3.25,拟合出各无量纲参数之间影响传热的关系式,并应用模拟结果对(火积)耗散原理进行验证。 展开更多
关键词 微小通道 数值模拟 [火积]耗散
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基于[火积]理论的有机工质管壳式冷凝器构形优化 被引量：7
16
作者 冯辉君 陈林根 +2 位作者 吴志祥 唐威 石俊朝 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期98-103,共6页
建立考虑传热耗散率和总泵功率的线性加权复合函数,在总冷凝率和总传热面积一定的条件下以复合函数最小为目标,对有机工质的管壳式冷凝器进行构形优化,得到最小复合函数和冷凝管最佳外径。结果表明:冷凝器最优构形与初始设计结构相比,... 建立考虑传热耗散率和总泵功率的线性加权复合函数,在总冷凝率和总传热面积一定的条件下以复合函数最小为目标,对有机工质的管壳式冷凝器进行构形优化,得到最小复合函数和冷凝管最佳外径。结果表明:冷凝器最优构形与初始设计结构相比,总耗散率提高了10.70%,而总泵功率和复合函数分别降低了54.94%和6.46%。这说明复合函数牺牲了一定的传热性能,使得冷凝器流动性能显著提高,最终使得其综合性能得到提高。选择合适的冷凝管数目可实现复合函数二次最小化。将理论应用到有机工质管壳式冷凝器的构形优化中,为其结构优化设计提供了新的指导,这一方法可进一步推广到有机工质循环系统的优化设计中。 展开更多
关键词 构形理论 管壳式冷凝器 相变 传热 流动 [火积]耗散 广义热力学优化
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多辐射器航天器热控流体回路布局的(火积)耗散分析 被引量：7
17
作者 刘欣 梁新刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期231-238,共8页
为了优化多辐射器航天器热控流体回路布局,提高流体回路的散热效率,降低流体回路温度,本文基于(火积)理论,分别对多个辐射器串联和并联的流体回路布局的散热进行了分析。结果表明,排散相同热量时,流体回路的流体与管路壁面之间的温差均... 为了优化多辐射器航天器热控流体回路布局,提高流体回路的散热效率,降低流体回路温度,本文基于(火积)理论,分别对多个辐射器串联和并联的流体回路布局的散热进行了分析。结果表明,排散相同热量时,流体回路的流体与管路壁面之间的温差均匀性越好,流体回路散热过程(火积)耗散越小,系统散热过程越优。进一步,对于2个辐射器的情况,分别对辐射器设置了不同的空间辐射加热热流,对辐射器的流体回路布局方式进行了比较。结果表明,辐射器与流体回路串联时,系统散热性能要优于两者并联,系统的流体温度水平最低,结果与(火积)理论分析的预测完全一致。研究结论对多辐射器的航天器热控流体回路设计具有指导意义。 展开更多
关键词 航天器 热控 流体回路 (火积)耗散 优化
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空冷器球突翅片换热与不可逆性分析 被引量：7
18
作者 宋伟明 孟继安 李志信 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1104-1108,共5页
数值模拟了球突翅片管外空气的流动和换热,并基于耗散概念对球突翅片换热的不可逆性进行了分析。结果表明:与平直翅片相比,直接空冷器单排管换热器采用球突翅片可使换热显著强化。当球突个数相同时,错排布置方式优于顺排;在Re=600～1 ... 数值模拟了球突翅片管外空气的流动和换热,并基于耗散概念对球突翅片换热的不可逆性进行了分析。结果表明:与平直翅片相比,直接空冷器单排管换热器采用球突翅片可使换热显著强化。当球突个数相同时,错排布置方式优于顺排;在Re=600～1 500的范围内,球突错排时,平均换热系数比平直翅片增加30%～55%,阻力系数增加50%～85%,同功耗强化换热指数PEC为1.14～1.27。球突翅片的等效热阻显著减小,其传热的不可逆性减弱,这正是球突翅片具有良好强化换热性能的物理机制。 展开更多
关键词 空冷器 球突翅片 (火积)耗散 等效热阻
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基于场协同和(火积)耗散的微通道拓扑优化研究 被引量：4
19
作者 刘文竹 云和明 +2 位作者 王宝雪 胡明哲 仲崇龙 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期3329-3341,共13页
基于双目标拓扑优化方法,对五种不同设计域长宽比的微通道结构进行了优化设计,获得各工况下的优化设计变量场、温度场及压力场。在此基础上,研究了不同Reynolds数对散热通道的影响,并结合场协同原理和(火积)耗散理论对不同结构的微通道... 基于双目标拓扑优化方法,对五种不同设计域长宽比的微通道结构进行了优化设计,获得各工况下的优化设计变量场、温度场及压力场。在此基础上,研究了不同Reynolds数对散热通道的影响,并结合场协同原理和(火积)耗散理论对不同结构的微通道进行理论分析和比较,为优化微通道结构提供理论依据。结果表明:在层流范围内,随着Reynolds数增加,拓扑流道变得更加复杂,域内平均温度逐渐降低,Nu增大,进出口压降逐渐升高,PEC逐渐减小,场协同数增大,压降协同角逐渐增大,(火积)耗散增大,各散热通道的流动传热特性趋于优化。在不同拓扑结构微通道的探究中,设计域长宽比为25/64微通道的速度场与温度场协同效果及速度场与压力场协同效果最好,传热效果最好,流动特性最优。 展开更多
关键词 微通道 双目标拓扑 场协同原理 (火积)耗散 数值模拟 优化
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板翅式换热器传热、阻力多目标权衡优化 被引量：5
20
作者 王哲 厉彦忠 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期399-404,共6页
本文利用NSGA-Ⅱ算法对板翅式换热器中流体的传热和阻力分别引起的熵产数和(?)耗散数进行了多目标权衡优化。使传热和压降这两个相互矛盾的目标函数同时达到最优,并对帕累托前沿解域进行了LINMAP(多维偏好分析的线性规划)决策,最后对比... 本文利用NSGA-Ⅱ算法对板翅式换热器中流体的传热和阻力分别引起的熵产数和(?)耗散数进行了多目标权衡优化。使传热和压降这两个相互矛盾的目标函数同时达到最优,并对帕累托前沿解域进行了LINMAP(多维偏好分析的线性规划)决策,最后对比了两种适值函数的优化结果。结果显示:换热器结构在11个自由度,并满足较小的熵产数或■耗散数的条件下,相比单一目标函数压降最大减少73.65%,成本最多节省1.61%;在相同换热效率下,煨耗散法优化得出的总成本比熵产法减少0.01%。 展开更多
关键词 板翅式换热器 多目标优化 熵产 [火积]耗散
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