内可逆焦耳——布雷顿功热并供系统的[火用]优化分析.pdfVIP

第24卷第2期 热 能 动 力 工 程 Vo1．24．No．2 2009年 3月 JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWER Mar．，2009 ，“+ …-4-+ ”+ ”+ 。+ ”、 ÷ 热力循环 文章编号：1001—2O60(2009)02—0172—05 k．．+ + + ．．+ ．．+ + 内可逆焦耳一布雷顿功热并供系统的碉优化分析 谢 平，黄跃武 (东华大学环境科学与工程学院，上海 201620) 摘 要：用热力学优化理论对内可逆焦耳一布雷顿功热并供 系统进行了焖优化分析。建立了以系统设计参数为变量的 1 理论模型 总炯．目标函数，引入等效温度来计算热回收装置传热过程中 的煳，得 出了最大无量纲总炯时功热并供系统的焖效率及最 优设计参数，讨论了各参数对系统炯性能的影响，并用数值 分析的方法得到最大无量纲总焖和对应的-阗效率与其它参 数的优化关系。分析显示系统性能随功热比的变化趋势不 是单调的。在满足热用户需求的范围内，对于给定的热用户 温度参数，增大系统循环温比可提高功热并供系统的{弄l性 能。 关 键 词：功热并供；总炯 ；炯 效率 ；优化 L 中图分类号：11(123 文献标识码 ：A 引 言 20世纪七八十年代总能系统概念 的提出，使得 热力循环研究思路发生重大变化。人们不再局限于 (a)系统图 单一循环的优势，而更重视把不同循环有机结合起 来，在系统的高度上综合考虑能量转换过程中功和 热的梯级利用，不同品位和形式能量的合理安排 以 及各系统构成的优化匹配等，将产功和供热有机结 合起来的功热并供系统也由此得到越来越广泛的研 究。Sahin对内可逆卡诺功热并供循环模型进行了火 用优化分析…；Hao利用总能利用率为 目标函数对 内 可逆焦耳 一布雷顿功热并供系统进行了性能优化分 析l2；Tamer研究 了燃气轮机功热并供系统的炯 性 能优化问题l3J。另外，国内一些文献也对燃气轮机 及其功热并供系统做了研究，得到了一些有意义的 S 结论l 』。利用焦耳一布雷顿热机结合一个热回收 装置的功热并供循环也是一个较好的模型，考虑到 图1 焦耳 一布雷顿功热并供系统 功和热是不同质的能量，本文将放弃传统的总能利 用率分析模型，建立以系统设计参数为变量的总炯 如图1(a)所示，焦耳 一布雷顿功热并供系统由 目标函数，引入等效温度来计算热回收装置传热过 焦耳 一布雷顿热机 (压气机、燃烧室和透平)和热回 程中的炯 ，用热力学优化理论对 内可逆焦耳 一布雷 收装置组成。该模型仅考虑由有限温差传热引起的 顿功热并供系统进行炯优化分析。 外部不可逆性的理论模型，其中布雷顿循环 由两个 收稿 日期 ：2008—03—21； 修订 日期 ：2008—12—09 作者简介：谢 平(1985一)，女，湖北荆州人，东华大学硕士研究生 第2期 谢 平，等：内可逆焦耳一布雷顿功热并供系统的堋优化分析 ·173 · 等压过程和两个等熵过程组成，具体 —s图如图1 由式 (12)和式 (13)口j得 ： (b)所示。 = Q／ ln (14) 由热力学基本方程，可得到焦耳一布雷顿功热 综合式(5)、式(7)、式 (11)和式 (14)可得输出热 并供系统的功率输出和热量输出分别为：