不可逆三热源热泵性能的热经济学优化_潘玉灼不可逆三热源热泵性能的热经济学优化_潘玉灼.pdf

第 42 卷 第 5 期 厦门大学学报( 自然科学版) Vol. 42 No. 5 2003 年 9 月 Journal of Xiamen University ( Natural Science) Sep. 2003 文章编号: 0438- 0479( 2003) 05- 0599- 05 不可逆三热源热泵性能的热经济学优化 潘玉灼1, 2, 吴素枝1, 林比宏1, 2, 陈金灿1 ( 1. 厦门大学物理学系, 福 建 厦门 361005; 2. 泉州师范学院物理系, 福建 泉州 362000) 摘要: 基于一类不可逆三热源热泵的循环模型, 以每单位时间成本的泵热率作为热经济学目标函数, 研究投资成本、 供热成本、其它费用成本和几种主要不可逆性对热 泵优化性能的影响, 计算了热 经济学目标 函数的最大 值及对应 的 各种性能参数. 确定了三热源热泵的最佳 工作区域和重要参数的性能界限. 关键词: 三热源热泵; 不可逆性; 热 经济学 ; 优化分析 中图分类号: T K 123; O 414. 2 文献标识码: A 三热源热泵是有效利用低温位热源( 如工业废 供新的理论依据. 热、太阳能、地热能等) 的一种技术手段, 这对节约能 源, 减少环境污染, 缓解日趋紧张的能源问题和可持 1 不可逆三热源热泵循环模型 续发展等方面都具有重要意义. 近年来, 许多学者应 考虑工作于驱动热源温度为 T H 、致热空间温 用有限时间热力学理论, 分别以泵热率、性能系数、 度为 T P 和低温热源温度为T L 间的一类不可逆三热 总传热面积、单位面积的泵热率和生态学等参数为 源热泵, 如图 1 所示. 图中 Q?L 为驱动热源与低温热 目标函数, 研究了内可逆和不可逆三热源热泵性能 源间每单位时间的热漏量, Q?1、Q?2 和 Q?3 分别是工 的优化问题[ 1~ 4] , 取得了一些比经典热力学更加接 质与驱动热源、致热空间和低温热源间的传热率. 由 近实际的性能界限. 最近, 一些学者针对如何使热力 于循环中做稳定流动的工质与热源间存在着热阻, 循环的运行获得最佳的经济效益, 提出了以每单位 传热是在有限温差下进行的, 使得 3 个等温过程中 时间的成本( 投资成本和燃料成本) 的输出功率、制 的工质温度 T 1、T 2 和 T 3 分别不同于热源的温度 冷率和泵热率等为热经济学目标函数, 对热力循环 T