孟凡凯
,
陈林根
,
孙丰瑞
,
杨博
钢铁
针对中国钢铁工业低温余热回收利用率低的现状,提出一种基于半导体热电发电技术回收高炉冲渣水显热的技术方案,建立了相应的计算模型,分析了冲渣水温度、热电单元长度、热电模块填充系数、换热器流道长度等关键参数与装置性能的关系.结果表明,对于100℃的高炉冲渣水,利用热电发电技术,每米流程可使水温下降约1.5℃,每平方米换热面积可以产生约0.93 kW电能,热效率约为2％,设备成本的回收周期在10年左右.
关键词:
钢铁工业
,
高炉冲渣水
,
余热回收
,
节能
,
热电
,
发电
,
有限时间热力学
刘晓威
,
陈林根
,
戈延林
,
吴锋
,
孙丰瑞
工程热物理学报
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.
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
陶桂生
,
陈林根
,
孙丰瑞
工程热物理学报
应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下内可逆回热式燃气轮机热电联产装置的(火用)经济性能,导出了利润率及(火用)效率的解析式.利用数值计算方法,以利润率为目标,对热导率的分配和压比的选取进行了优化,研究了最优利润率及相应(火用)效率特性,并分析了各种联产设计参数对联产优化性能的影响.改进了以往文献中热量(火用)的计算方法,发现了存在最佳的用户侧温度.
关键词:
有限时间热力学
,
回热式燃气轮机热电联产装置
,
(火用)经济性能
,
利润率
孟凡凯
,
陈林根
,
孙丰瑞
工程热物理学报
用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.
关键词:
联合热电装置
,
热电发电机
,
热电制冷机
,
非平衡热力学
,
有限时间热力学
秦晓勇
,
陈林根
,
孙丰瑞
工程热物理学报
在恒温内可逆四热源吸收式热变换器循环模型的基础上,建立了线性(牛顿)传热定律下考虑泵热空间向环境的热漏、工质的内部耗散以及工质与外部热源间的热阻损失的不可逆四热源吸收式热变换器循环模型.导出了在总换热面积一定的条件下,循环泵热率和泵热系数的基本优化关系、最大泵热率和相应的泵热系数,最大泵热系数和相应的泵热率以及最佳工质工作温度和最佳换热面积分配关系.
关键词:
有限时间热力学
,
吸收式热变换器循环
,
不可逆
,
优化分析
陈林根
,
杨博
,
谢志辉
,
王文华
,
孙丰瑞
中国冶金
炼钢转炉余能余热主要包括转炉烟气的显热和转炉煤气的潜热以及转炉渣的显热，合理回收利用转炉余能余热是实现转炉负能炼钢的关键。建立了转炉煤气驱动的开式燃气轮机热电冷联产（CCHP）装置有限时间热力学（FTT）模型。以装置总可用能率和第一定律效率为目标，在无煤气质量流率和装置尺寸约束下，优化了压气机进口相对压降和压比，得到了最大总可用能率和相应的煤气质量流率；在煤气质量流率和装置尺寸约束下，优化了压气机进口相对压降，得到了最优效率，同时联产装置各部件的面积分配也得到了优化。分析了煤气显热利用、放散率、循环总温比、发生器工质温度和供热温度等参数对装置最优性能的影响。
关键词:
转炉煤气
,
有限时间热力学
,
开式燃气轮机热电冷联产装置
,
总可用能率
,
第一定律效率
丁泽民
,
陈林根
,
戈延林
,
刘晓威
,
孙丰瑞
工程热物理学报
建立了考虑电子源间热漏的不可逆双谐振通道能量选择性电子热机模型,联合统计力学和有限时间热力学理论,导出了系统的功率、效率、熵产率、生态学函数等主要性能参数的表达式.由数值计算对系统的生态学性能进行了分析和优化,得到了功率、效率、生态学函数等特性参数的最优区间和相互关系;获得了热漏、中心能量位置等设计参数对系统最优性能的影响特点.所得结果对多层固态热离子装置等实际电子机系统的设计和运行具有理论指导意义.
关键词:
有限时间热力学
,
电子热机
,
双谐振通道
,
生态学函数
,
性能优化
李亚奇
,
何雅玲
,
王巍巍
工程热物理学报
本文用有限时间热力学方法分析了碟式太阳能集热器驱动内可逆斯特林热机系统的粗(火用) 效率与吸收器工作温度、聚光比和回热时间系数之间的优化关系.研究结果表明:碟式系统的(火用)效率随聚光比和吸收器工作温度的增加先增加后减小,随回热时间系数的增加而减小;碟式系统较为合适的聚光比范围为600～1000,所对应的吸收器工作温度为1000K～1600 K,当聚光比在850左右时,系统的(火用)效率达到最大值,约为0.54,此时吸收器的最佳工作温度为1200 K左右.这为碟式系统的优化设计与节能运行提供了理论指导.
关键词:
有限时间热力学
,
太阳能热发电
,
斯特林热机
,
(火用)效率
王文华
,
陈林根
,
孙丰瑞
工程热物理学报
用有限时间热力学方法分析了变温热源条件下实际闭式中冷回热布雷顿循环的性能,导出了无因次功率及效率的解析式.由数值计算,分析了循环最优功率和最优效率时的最佳中间压比分配,并研究了中冷度等一些主要循环参数对性能的影响,发现了不管有无回热,中冷都可以提高循环效率这一新结果.
关键词:
有限时间热力学
,
布雷顿循环
,
中冷
,
回热
孟凡凯
,
陈林根
,
杨博
,
孙丰瑞
工程热物理学报
针对钢铁工业中的大量烧结烟气余热,提出一种基于热电发电技术的显热回收方案,建立了相应的计算模型,得到了烟气、冷却水、热电单元端点温度沿流动方向的分布特征,分析了烟气温度、烟气换热系数、冷却水换热系数对最优热电单元长度的影响,并分析了热电单元横截面积对电流和电压的影响.结果表明,对于350℃的烧结烟气,每平方米换热面积可以产生约1.47 kW电能,热效率约为4.5％,设备成本的回收周期在4年左右.
关键词:
烧结烟气
,
余热回收
,
热电
,
发电
,
有限时间热力学
