工质变比热容对太阳能布雷森热机循环性能的影响.pdfVIP

中国工程热物理学会 工程热力学与能源利用 学术会议论文 编号：081139 工质变比热容对太阳能布雷森热机 循环性能的影响 吴兰梅,张舟,林国星,陈金灿 （厦门大学物理系 理论物理与天体物理研究所 厦门 361005 ） Tel. 0592-2183936 ， E-mail: gxlin@xmu.edu.cn 摘 要: 建立太阳能布雷森热机循环系统的一般模型，探讨工质变比热容、太阳能集热器的辐射热损 和有限速率热传导等对其性能的影响。应用数值计算和图解方法，对太阳能布雷森热机系统的总效率、 集热器的最佳工作温度等性能参量作了较深入的分析和评估，获得一些能为太阳能热机性能改善提供 参数设计参考的有意义的新结论。 关键词：太阳能热机 变比热容 辐射热损 性能优化 0 引 言 太阳能是自然界中一种丰富的清洁能源，太阳能的利用、开发和转换已成为人类 寻求新能源的热点之一。近年来，一些学者应用现代热力学理论优化太阳能热机的循环 [1-6] [2] 性能，取得了一些有意义的结论 。例如，一些学者分别探讨了太阳能卡诺热机 、太 [3] [4] [5,6] 阳能斯特林和埃里克森热机 、太阳能布雷顿热机 和布雷森热机 。在这些太阳能热 机循环性能的研究中，工质的比热容仅考虑是常数，显然这只是一种较为理想的情况。 另一方面，太阳能集热器的热损一般有两种情况。当集热器的工作温度较低时，主要以 传导和对流方式损失热量；而当温度较高时，主要以辐射方式损失热量。本文探究集热 器的辐射热损和工质变比热容对太阳能布雷森热机系统循环优化性能的影响，研究结论 有助于太阳能热机的参数优化设计和性能改善。 1 太阳能布雷森热机循环系统 太阳能布雷森热机循环系统包括太阳能集热器和布雷森热机，如图1所示。 图中Th 是集热器温度，T 为环境温度，2–3和4–1是两个绝热过程，1–2和3–4分别是等压过 a 程和等温过程， T (i =1,2,3,4) 是工质在状态点1-4的温度。 i 热机总效率η 等于太阳能集热器效率η s 与热机效率η h 之积，即 η η η （1） s h 当太阳能热机工作在较高温度时，辐射损失占主导地位。因而，集热器所提供的净热qh 和集热器的效率η s 可分别表示为 __________________________________________ 资助项目：福建省自然科学基金（No.2007J0210 ） Ι Α =− Ι Α − Κ Τ − Τq Α η q η 4 ( 4 ) （2） h c a l c a 0 0 h a r Ι =Α − Κ Τ − Τ Ι =Αη ( q ) η 4 ( 4 ( )A ) η D （3） s h c a h a 0r c a 0 1