不可逆量子自旋布雷顿制冷机最优性能

工程热物理学报 , 2014, 35(1): 28-33.

不可逆量子自旋布雷顿制冷机最优性能

刘晓威 ^1, , 陈林根 ^2, , 戈延林 ^3, , 吴锋 ^4, , 孙丰瑞 ^5,

1.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

2.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

3.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

4.海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033; 武汉工程大学理学院,湖北武汉430074

5.海军工程大学热科学与动力工程研究室,湖北武汉430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033

基金项目: 国家自然科学基金(50846040,10905093)

关键词：有限时间热力学 , 1/2自旋系统 , 量子布雷顿制冷循环 , 制冷率 , 制冷系数

Optimal Performance of an Irreversible Quantum Spin Brayton Refrigerator

LIU Xiao-Wei ^1, , CHEN Lin-Gen ^2, , GE Yan-Lin ^3, , WU Feng ^4, , SUN Feng-Rui ^5,

4.海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033; 武汉工程大学理学院,湖北武汉430074

Keywords： finite time thermodynamics , spin-1/2 systems , quantum Brayton refrigeration cycle , cooling load , COP

本文建立了以无相互作用1/2自旋系统为工质的不可逆量子布雷顿制冷循环模型,循环由两个等磁场过程和两个不可逆绝热过程组成.模型考虑了热阻、内摩擦、旁通热漏三种不可逆损失.应用有限时间热力学理论、量子主方程和量子半群方法,本文导出了该制冷机的循环周期、制冷率和制冷系数.应用数值计算和图例,给出了量子布雷顿制冷机的制冷率和制冷系数最优性能,并分析了量子摩擦和旁通热漏对其最优性能的影响.

参考文献

[1]	Bjarne Andresen .Current Trends in Finite-Time Thermodynamics[J].Angewandte Chemie,2011(12):2690-2704.
[2]	Feldmann T.;Kosloff R. .Performance of discrete heat engines and heat pumps in finite time[J].Physical review.E.Statistical physics, plasmas, fluids, and related interdisciplinary topics,2000(5 Pt.a):4774-4790.
[3]	Wu F;Chen L;Sun F;Wu C;Guo F .Optimal performance of an irreversible quantum Brayton refrigerator with ideal Bose gases[J].Physica Scripta: An International Journal for Experimental and Theoretical Physics,2006(5):452-457.
[4]	Wu F;Chen LG;Wu S;Sun FR .Performance of an irreversible quantum Ericsson cooler at low temperature limit[J].Journal of Physics, D. Applied Physics: A Europhysics Journal,2006(21):4731-4737.

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