热电加热器可逆卡诺循环特性的实验研究

热电加热器可逆卡诺循环特性的实验研究

一、热电热机内可逆卡诺循环特性的实验研究(论文文献综述)

李迎雪[1](2020)在《固态热开关电热制冷装置数值模拟研究》文中提出全球变暖和能源消耗问题促使制冷技术寻求新的发展,电热效应制冷技术有着环境友好、制冷效率高、制造成本低等优点,而且能实现微型化,因此对电热制冷装置的研究有着重要意义。本文在现有的电热制冷装置的基础上设计了新型的固体热开关电热制冷装置,采用comsol对其进行了数值模拟研究,并对其性能影响因素进行了分析。主要的研究内容及结果如下:(1)在对电热制冷技术发展历程、工作原理、特点、关键技术进行分析对比研究的基础上,利用热电材料的特性,采用热电材料碲化铋(Bi2Te3)作为热开关设计了一种新型固态热开关制冷装置。(2)对设计的固态热开关电热制冷装置进行了数值模拟研究。将电热效应简化为随时间变化的内热源,分别建立了电热模块及热电模块的热传导方程。计算了冷端为25℃、热端为31℃、周期为200ms条件下装置的运行情况,得到不同时刻的温度云图以及各个探测点的温度随时间的变化情况,一个周期内制冷量达到227m J,装置的COP达到了1.84。对同一工况下,有无电热模块的两种装置模拟计算发现,有电热模块的制冷装置的制冷量较无电热模块提高了23%,表明加入电热模块对装置性能有一定程度的改善。(3)研究了系统温度跨度、周期等对装置性能的影响。计算了2K~7K六种温度跨度下的装置性能,结果表明:装置的制冷量以及COP都随着温度跨度的增加而降低,而热力学完善度随着温度跨度的增加而先增加后减小,在温度跨度为6K时达到最大值,说明温度跨度在6K时装置的制冷循环最接近于逆卡诺循环,系统的性能也最好。研究了系统运行周期对装置吸热量和放热量的影响,发现周期在50ms~200ms之间,吸放热量的增长速率很快,200ms后吸放热速率开始明显下降,逐渐趋于饱和。随着周期的延长,COP先增加后减小,在200ms时COP取得最大值。此外,还研究了不同周期下系统吸热和放热功率随时间的变化,得出在200ms周期时有最大的吸热功率。结果说明在周期为200ms时,装置的吸热量和放热量趋近于饱和,而装置的COP也达到最大,表明在周期为200ms时系统的性能达到最优。(4)本文设计的新型固态热开关电热制冷装置的制冷功率和COP与现有类似制冷装置相比,制冷量和制冷功率都有了很大程度的改善,但是其还受限于热电材料的发展,还有一定的发展空间。在现在电热制冷装置和新设计的固体制冷装置的基础上,结合重力热管和脉冲管道的特性设计了两种新型的电热制冷装置,通过各个方向的叠加以期实现温度跨度和制冷效率的提升。

刘叶锋[2](2020)在《多电流量子热电系统中的能量合作》文中进行了进一步梳理纳米尺度的热电现象因其与基础物理、材料科学和可再生能源的关系而引起了广泛的研究兴趣。了解和利用纳米尺度下的热电传输可能会导致各种应用,包括热和能量探测器、热整流器、制冷机和能量转换。提高热电器件的能量利用率是热电研究的主要挑战之一。在本篇论文中,我们研究了具有多输出电流单输入热流的量子热电系统的能量效率和输出功率。系统通过一个端口(多个端口)连接到热库(冷库)。在这种结构中,有多种热电效应共存于同一系统中。利用Landauer-Buttiker公式,我们证明了在三端热电系统中,两种热电效应的协同作用可以显着提高热机的性能。这种改进也发生在具有三个输出电流的四端热电热机中。多终端热电系统中的协同效应可以大大扩大物理参数范围,实现高效节能和高功率输出。在制冷方面,我们发现利用多端口热电系统中的协同效应也可以大大提高能量效率。所有这些结果都揭示了,热电合作效应是实现多端口介观系统的高性能热电能转换的一种有效的方法。

刘芹[3](2020)在《有限功率热机的效率取值区域研究》文中研究指明在本论文中,我们研究了产生有限功率的(不可逆)热机的有限时间性能,并且因此相对于功率消失的准静态热机,我们研究的是更贴合实际的热机。对于各种工作系统从微观到宏观的循环热机,我们分析了其热力学和有限功率性能,确定了在最大功率下效率的取值区域和可能的普遍性。第一章介绍了本文研究所涉及的相关热力学模型和相关热力学理论知识,并分析相关研究背景,对以后的研究提供基础。第二章我们提出了时间反演对称性破缺的最小非线性不可逆热机。推导出了功率和效率的表达式,其中包括了由于耗散而引起的非线性项的影响。我们证明了在线性响应范围内,最小非线性不可逆热机可以实现正功率下的卡诺效率,并证明打破时间反演对称性时,该热机最大功率下的效率可以超越Curzon-Ahlborn 效率。第三章我们研究了量子热机在线性响应条件下的有限功率性能。首先,我们通过分析最大功率下的最优协议,我们得到了不可逆熵产的详细解析式,在长时间极限下,它变成了与低耗散一样的形式。然后,我们假设该热机是内可逆的,并推导出了最大功率下效率的普遍表达式,这与经典热力学传热规律得到的结果吻合的很好。最后,我们通过对线性响应条件下的热力学流和力的适当识别,我们发现在温差很小的线性梯度上,我们所考虑的量子热机是紧密耦合的,并证明了效率在最大功率下的普适性。第四章总结本文的主要研究内容,给出本文结论,阐述本文的不足,并对未来研究做出展望。

郭珂慧[4](2020)在《PCM-TEG围护结构的热电效能及其优化研究》文中研究表明温差发电技术可以实现热能到电能的直接转换,常用于低品位热源如地热、太阳能、工业余热、废热等的回收利用。相变围护结构热容大,在减少能耗、改善室内环境等方面有很大潜力。本论文将温差发电技术与相变(材料)围护结构结合,分别研究了TEG、PCM-TEG、PCM-TEG围护结构的温度、热电效能及优化规律,具体如下:分析了温差发电器(TEG)基础性能,得到了TEG最大输出功率和最大热电转换效率随温差变化规律。研究了TEG单片、串联和并联等不同组合方式下的电能输出特性和最优负载,发现多个TEG在不同组合方式的电能输出规律与直流电源基本相同,最优负载则与串并联组合的TEG等效内阻有关。开展了PCM-TEG冷热端传热强化研究,分析了相变材料(PCM)相变温度、相变材料体积及导热系数对PCM-TEG的温度和电能输出影响。通过强化PCMTEG冷热端的辐射及对流换热,提高了其电能输出能力。PCM相变温度为TEG冷热端工作温度均值时最佳;PCM-TEG电能输出随相变层厚度增加而增加;还随相变材料导热系数增加而增加,且存在最优导热系数值。相变材料中添加膨胀石墨(Graphite)可使得GPCM-TEG电能输出增大,最大提升幅度为143%(添加量1%)。TEG表面涂炭黑(Carbon)后,CGPCM-TEG发电量较未处理时增大3-5倍;夜间冷却阶段增大TEG表面对流换热系数利于TEG夜间发电,但仅能小幅增加夜间发电量。采用Fluent建立了PCM-TEG围护结构数值模型,开展了不同PCM热物参数、不同辐射吸收系数、不同对流换热系数、不同季节下的温度演变及PCM液相率变化分析,并计算了相应的发电量。研究发现,相变温度范围越小时PCM的液相率也高,而且TEG电能输出越高。TEG表面涂炭黑与白天减弱对流可提升电能输出量,同时也会引起室内侧温升增大。考虑室内温度波动及舒适度,在春、秋、冬季增加TEG外表面吸收比、降低白天对流换热系数,夏季下只提高吸收比的方式提高电能输出。最终春季电能潜力最大,其次为秋季、夏季、冬季。将温差发电技术与相变围护结构结合,不但可降低建筑能耗,还可以利用太阳能或建筑废热进行绿色发电,具有良好的应用前景。该论文有图68幅,表26个,参考文献77篇。

李倩文[5](2018)在《量子环热电转换效率的调控研究》文中研究说明随着纳米科学的飞速发展,追求电子器件小型化的同时,提高电子器件的性能是人们一直追求的目标。深入理解和研究纳米器件的热电转换特征不仅有利于人们提高能源利用效率,而且对于设计新型量子器件也具有深远意义,并进一步为如何将环境中的废热转换为有用电能提供理论支撑。量子环,作为一种低维纳米器件,其本身除具有低维纳米材料所具有的特殊属性外,还具有两个特殊的性质,即量子干涉和持续电流。当量子环被光照射时,又会破坏体系的时间反演对称性。因此,深入研究量子环的热电输运特征以及量子环热机的性能优化将导致新的物理出现,这能够为设计新型热电器件提供新的思路。本文的第一章详细概述了热电效应的主要内容,包括塞贝克效应、帕尔贴效应、以及汤姆孙效应。利用线性响应理论,我们得出了表征热电效应的四个热电系数与昂萨格系数之间的关系。接着我们介绍了量子环的性质、制备技术以及理论研究方法等,最后介绍了有关纳米系统的热电效应以及热电热机性能优化方面的研究进展。第二章主要研究了光控量子环的热电效应。第三章研究了在给定功率下,打破时间反演对称性的量子环热机的性能优化问题。关于量子环热电效应以及量子环热电热机的性能优化研究,本文获得的结果如下:1.利用转移矩阵方法我们研究了光控量子环的热电输运性质。发现通过调节温度、相位差、辐射光强度、辐射光频率等参数可以获得较大的热电转换效率。另外,辐射光可以打破体系的时间反演对称性,在一定程度上可以提高热电系统的热功率和热电转换效率。2.基于线性响应理论,我们研究了在给定功率下的时间反演对称性破坏的三端量子环热电热机的性能优化问题。提出了两个重要参数:不对称参数x和一般热电品质因子y,分析了量子环热机在给定功率下的功率增益和效率增益与系统参数之间的关系,得到了在给定功率下热机的效率普适束缚条件。同时,我们发现当不对称参数x偏离其对称值时,热机效率可以在一定程度上超过Curzon-Ahlborn极限,甚至可以获得更大的效率。并且可以通过减小不对称参数的取值,获得更大的效率增益。最后,第四章给出了全文的总结和展望。

田盼雨[6](2016)在《风冷热泵在温和地区全年节能及热力性能研究》文中指出风冷热泵空调作为一种新型的空调机组,同时具有制冷和制热作用,并因其良好的经济性和舒适性,使得其越来越多的应用到工程项目中。由于我国地域辽阔,南北地区的地域气候差异较大,长江以南地区冬季阴冷潮湿,长江以北地区气温更低,使得室外侧换热器存在结霜问题。昆明地区气候温和,四季如春。冬季室外环境温度低于0-C的时间很少,夏季日平均气温在20℃左右,温度适宜,没有北方冬季寒冷的天气,结霜问题不大。另外,本系统可根据用户的作息等条件灵活设定房间温度和系统启停时间,进一步提升了系统的节能效果和热力性能。风冷热泵系统是能够逐渐扩大规模利用自然能源与可再生能源——空气的有效途径之一,风冷热泵的推广使用也符合国家节能减排、绿色建筑的战略策略。根据这些存在的问题,本文对风冷热泵机组在昆明地区的应用进行研究,并对其可行性和经济性进行分析,最后综合得出结论,指导风冷热泵在昆明地区的使用和推广。本文以昆明理工大学管经学院一办公室为对象,通过机组的安装,实验台的搭建,机组的正常运行,数据的测试分析,最终得出结论。主要测试数据有机组各个部件的进出口温度,进出水口温度,室外环境温度,室外环境湿度,机组的输入功率,水流量等。通过计算得出不同季节工况下,机组的制冷量、制热量及系统的制冷性能、制热性能。从各个季节的测试结果中可以看出,风冷热泵在温和地区具有良好的热力性能。春季和秋季由于室外温度非常适宜,机组基本不用运行,保证开窗或者打开室内的新风机即可保证室内舒适的温湿度。在夏季和冬季时,机组的日平均运行性能良好,冬季即使有短时间的结霜,相比其他地区的制热效率也要高出很多。在温和地区,比严寒地区、寒冷地区风冷热泵具有更好的适应性。在昆明地区各种气候条件下,风冷热泵的日平均COP都在3.704-4.12之间,节能效益显着。跟机组额定参数比较结果相差不大,说明风冷热泵在昆明地区的应用是可行的。在可行性基础上,将风冷热泵系统与冷水机组+燃油热水炉进行初投资及运行费用的比较,结果表明风冷热泵系统比冷水机组+燃油锅炉方案经济节能。实际测试分析以及经济比较都表明,在昆明地区使用风冷热泵空调系统是可行的并且是经济节能的。这可为本地区以及类似的气候区域应用风冷热泵系统提供参考和指导。

韩天鹤[7](2015)在《建筑围护结构与暖通空调能量系统热力学基础研究》文中研究说明能源是人类社会经济发展的基础,随着社会的发展能源问题日益突出。作为能源消耗的重要部门,建筑能源消耗占到了世界一次能源消耗的三分之一左右,建筑节能势在必行。研究指出,暖通空调系统能耗是建筑能耗的重要组成部分,如何有效降低暖通空调系统能耗对于建筑节能至关重要。从能量的本质来看,节能实质上是减少对能源可用部分的消耗,即节(?)。本文是在总结以往研究的基础上,提出了以室内环境作为参考环境的建筑能量系统(?)分析方法,建立建筑围护结构(?)分析模型,并对其主要影响因素进行了分析,为建筑围护结构设计特别是被动式建筑节能技术提供理论指导;分析了新风负荷对暖通空调系统总体负荷的影响,提出了基于热电效应的主动型新风热回收措施,建立了热力学分析模型,并进行了实验研究;引入现代(?)分析方法,建立暖通空调系统现代(?)分析模型,并对一办公建筑的暖通空调系统进行了分析,对暖通空调系统进行优化分析。主要研究内容和成果如下:(1)详细阐述了(?)分析方法的主要概念、计算方法、(?)效率等,并给出了建筑能量系统(?)分析的常用计算方法;在阐述传统(?)分析方法局限性的基础上,引入现代(?)分析方法,并对其概念和计算分析方法进行详细阐述,为后续对建筑围护结构和暖通空调系能量系统的(?)分析研究阐明了理论基础;(2)建筑能量系统(?)分析常采用室外环境作为建筑能量系统(?)分析的参考环境,此方法具有一定的局限性。本文分析了湿空气(?)值随地点和时间的变化,并以典型空气加热过程为例,分析了不同时间地点对(?)分析结果的影响。结果指出,以室外环境为(?)分析的参考环境时,室外环境随时间、地点等参数的变化对(?)分析的结果影响较大,使得(?)分析的结果不具有通用性。分析了建筑能量系统能量流动过程,可以将室内环境看成建筑能量系统各种能量转化的最终状态,考虑到室内环境的相对稳定性,提出以室内环境作为建筑能量系统(?)分析的参考环境。(3)结合能量分析和(?)分析方法,建立建筑围护结构热力学分析模型,并以位于长沙的一办公建筑为例,对其围护结构热力学性能进行了分析,然后通过改变主要建筑围护结构参数,分别研究了外墙传热系数、外窗传热系数和窗墙比的改变对参考建筑热力学性能的影响。考虑到我国建筑气候分区,将参考建筑设定于五个建筑气候分区的典型城市,以考察不同气候对建筑热力学性能的影响。结果指出,建筑冷热负荷的(?)值较低,只需要品位较低的能源就能满足建筑负荷需求,实际选择暖通空调系统时,需要考虑到能源品质的匹配,尽量引入低品位能源,提高能源利用效率。建筑围护结构参数对建筑热力学性能影响较大,应综合考虑建筑全年冷热负荷,合理确定建筑围护结构参数。对于建筑负荷各组成部分而言,在其进入室内形成冷热负荷的过程中,存在较大的(?)损失,本文揭示了建筑各种热扰在形成负荷过程中的(?)损失,进而从(?)分析角度说明了建筑热扰的可利用性。其中,太阳辐射(?)损失较大,可加以合理利用。并且,对建筑冷负荷进行分析,特别是进行(?)分析时,不能忽略潜热冷负荷对建筑全年冷负荷(?)值的影响,这点对于位于夏季潮湿地区的建筑尤为重要。建筑围护结构热力学分析为建筑设计尤其是被动式建筑技术及建筑能量系统热力学分析提供了理论指导。(4)本文在分析不同气候区域典型城市参考建筑的新风负荷的基础上,阐明了新风负荷对建筑暖通空调系统总负荷的重要影响。因此,为了降低新风负荷,本文提出了基于热电效应的适用于小型空调系统的新风热回收措施,建立了热力学分析模型,并进行了实验研究。结果指出,整个新风机的工作过程中,新风机组满足新风处理要求,将新风处理到室内实际状态。从能量分析角度而言,其工作效率较高,但是,通过(?)分析发现,其(?)效率较低,夏季模型(?)效率最高为11.04%,冬季模型最高(?)效率为5.06%。(?)损失最大的部位为热电芯片的内部能量转换,有必要引入其他能源提高热电新风机热电芯片的效率,改进热电新风机的性能;热电新风机与空气之间的热交换过程,尤其是热电芯片热端的换热器在热交换的过程中(?)损失较大,其传热效率可进一步改善。此外,从热电新风机工作适宜工作的温度来看,其适合于温和地区的新风热回收。(5)引入现代(?)分析方法,建立暖通空调系统(?)分析通用模型,并提出空调系统与负荷的匹配度的概念,来整体衡量空调系统能耗与负荷之间的能量本质上的匹配程度,在此基础上对典型办公建筑空调系统进行了分析。结果指出,此办公建筑空调系统与负荷的匹配度较差,分别为采暖季=10.75,空调季=54.15,应尽量引入低品位冷热源,减少高品位能源的消耗,提升系统匹配度。从传统的(?)分析角度看,系统整体(?)效率为采暖季6.81%,空调季3.19%,系统最大(?)损失出现在风冷热泵机组,采暖季为15.11MWh,空调季为129.23MWh,应重点对风冷热泵机组进行优化,来提升系统整体效率。而现代(?)分析指出,系统的最大(?)损失亦出现在风冷热泵机组,(?)损耗的大部分是不可避免(?)损耗,其可避免(?)损耗为采暖季5.52MWh,空调季37.76MWh。并且,对于可避免(?)损耗,亦应区分内部与外部可避免(?)损耗来确定造成(?)损耗的原因。对于参考建筑暖通空调系统而言,其外部可避免(?)损耗大于内部可避免(?)损耗,应同时关注风冷热泵和其他部件造成的(?)损耗,提升系统整体能量利用效率。系统采暖季与空调季的修正(?)效率分别为20.47%和13.80%,系统修正(?)效率真实体现了系统对能量的利用效率。

曹韩建[8](2014)在《微观三态以及五态热机和制冷机热力学性能研究》文中研究表明近年来在生物学、物理学实验等很多方面都有输运的问题,当输运涉及到热现象时,热机的研究则应运而生。系统环境的决定因素有很多,包括激发机制,热涨落等。布朗热机、量子热机、激光热机、电子热机等近年来被很多学者研究,其中受热涨落控制的热机大多来自生物系统,例如布朗热机、分子泵以及分子通道等;电子输运控制有量子点热机等。布朗热机的理论主要从福克普朗克方程、郎之万方程、主方程、随机热力学出发结合布朗粒子的特点推演出来的。和经典的热机相比,布朗热机主要受到和时间关联的势垒、温度差或者化学势差的驱动使得粒子做定向运动,从而克服负载对外做功。其中与热涨落密切相关的微观三态和五态模型是布朗热机的研究内容之一。本文主要研究微观三态和五态布朗热机以及制冷机的热力学性能,不可逆因素对热机性能的影响以及如何提高热机的效率或者功率等。第一章介绍了本文的研究背景、理论基础以及国内外对微观三态和五态布朗热机研究的现状等。第二章研究了微观三态和五态制冷机模型,由该模型的跃迁几率表达式可知跃迁几率符合细致平衡条件。基于主方程,推导出两种微观制冷机制冷系数和制冷率的解析表达式,利用数值分析的方法得出了制冷率随制冷系数的变化关系曲线,分析了两种制冷机的性能特征,结果发现三态以及五态模型制冷机的最大制冷率及对应的制冷系数均随热库温比单调增大;三态模型制冷机的最大制冷率比五态模型的大,制冷系数却小。第三章建立了微观五态不可逆热机模型。基于主方程,推导出五态模型的功率以及效率解析表达式。利用数值分析的方法得出了功率随效率的变化关系曲线,分析了热机的性能特征,结果发现此热机功率随效率的变化关系是闭合型曲线。

张艳超[9](2014)在《量子点热机与制冷机的性能特征及优化分析》文中进行了进一步梳理由于在发展小型化、微观尺度能量转换器方面的重要应用以及相比传统能量转换所具有的优点,例如可靠性高、无移动部件、可扩展性、无污染等,微纳米热电装置已经引起了国内外许多学者的广泛关注。并对不同的微纳米热电装置的热力学性能做了广泛的研究,例如超晶格、纳米线、碳纳米管、分子结和量子点等。另一方面,基于有限时间热力学,热力学装置在有限时间下的优化性能同样吸引了越来越多研究者的关注。自此,很多作者已经将优化性能的研究应用到微纳米热电装置中,例如随机热机、费曼棘齿、分子热机以及量子点热机等。因此在有限时间热力学的原理及方法下研究微纳米热电装置的热力学性能特征及优化具有重要的理论和现实意义。本文主要研究以量子点作为系统的热机与制冷机的性能特征及优化分析。量子点热电装置是由量子点系统嵌入到具有不同温度与化学势的电子库构成。在温度梯度和化学势梯度的驱动下,电子在量子点系统和两个电子库之间随机隧穿。在弱耦合及序贯隧穿近似下,忽略共隧穿及相干效应,系统状态占有几率的演化可以用随机主方程描述。稳态情形下,通过主方程可以求得系统中的电流及热流,进而根据热力学第二定理可以定义量子点热电装置的热力学性能参数(效率及制冷系数等)。从而进一步研究量子点热电装置的性能特征及优化。具体内容包括:第一章绪论,主要介绍研究背景、热力学与有限时间热力学理论以及主方程理论。第二章研究麦克斯韦妖反馈作用下单能级量子点制冷机的优化性能。本章的重点是研究麦克斯韦妖对量子点制冷机最大优化下制冷系数的影响,同时与经典卡诺型制冷机的优化制冷系数进行比较。第三章研究外磁场对单能级量子点热机的性能影响,当系统中存在外磁场时,电子的自旋简并态将被破坏,能级分裂成两个非简并能级,两个能级间距由磁场强度决定。根据主方程,可以得到整个系统电子传输过程中的热流。数值计算了最大功率优化下热机的效率,并比较不同磁场强度下最大功率下的效率与经典CA(Curzon-Ahlborn)效率的关系。第四章研究单能级相互作用量子点制冷机的性能特征及优化,重点在于研究同一能级上两个自旋相反的电子之间库仑相互作用对制冷机性能及优化的影响。由于库仑相互作用,电子隧穿能量阈值提高。通过计算得到制冷机在不同库仑相互作用下的特征曲线,并画出在最大制冷率和最大制冷系数下优化的性能参数随着库仑相互作用和温比的变化曲线。第五章建立二能级量子点热机和制冷机,并进一步讨论不同能级间库仑相互作用的变化对热机和制冷机性能及优化的影响。给出热机在不同相互作用变化强度下的特征曲线,并画出在最大功率与最大效率下优化的性能参数随着相互作用变化强度的曲线。重点给出最大功率下效率在不同变化强度下随温比的变化曲线,并与CA效率比较。对于制冷机,研究了制冷机在不同相互作用变化强度下的特征曲线,以及最大制冷率与最大制冷系数下优化的性能参数随着相互作用变化强度的曲线。第六章我们研究了以三个耦合量子点嵌入两个温度不同的热源之间的量子点光电制冷机的性能特征。基于主方程,本章详细推导出制冷机的制冷系数、制冷率的表达式,分析了制冷机的性能特征,得到了在最大制冷系数和最大制冷率优化下各性能参数的优化性能。研究了非辐射效应、能级差、温比等对制冷机性能的影响。获得了具有一般性的结论。第七章结论及展望,主要总结前面的工作并给出进一步的研究方向。

张振兴[10](2013)在《复叠式热泵的理论分析和高温段的实验研究》文中指出能源危机的加剧,使人们更加意识到节能的重要性。本文着眼于具有良好前景的高效节能热泵,从理论到实验分析了热泵的相关性能参数。现阶段常温热泵已被大量研究和广泛使用,在采暖供热、干燥除湿、蒸发浓缩和余热回收等方面都有了成功的应用并取得了良好的效果,但是相对较低的冷凝温度限制了热泵的应用范围,因此热泵的高温化是热泵发展的新方向。高温热泵的研究主要有2个方向:高温工质的研究和热泵装置的研究,已有学者对高温工质进行了一定的研究,并取得了不错的实际效果,少数工质已实现商业化,本文从另一方面复叠式热泵装置进行研究,以R22为低温工质,R123为高温工质,以理论循环为基础,分析了2种闭式结构和2种半开式结构复叠式热泵,闭式结构系统稳定、受环境影响小,但是存在能量利用率低的缺陷,半开式结构使热泵的能量利用率达到了100%,另一方面第二冷凝器的加入使热泵的COP有了提高,因此具有第二冷凝器的半开式装置在模拟条件下具有最好的性能,整体COP为2.3左右,SMER为2.2kg/(kW·h),能量利用率为100%,对以后的复叠式热泵的理论研究提供了参考。鉴于以R22为工质的热泵研究已成熟并广泛使用,因此本文实验部分主要对以R123为工质高温段进行相关的研究。通过电加热进风到一定温度与工质进行换热来模拟复叠式热泵的蒸发冷凝器的效果功能。实验通过改变风量、节流阀开度、旁通阀开度以及电加热的温度,得到不同条件下的蒸发温度、冷凝温度、工质流量、压缩机电流。进而得到热泵的COP,对所得的数据与理论值比较分析产生偏差的原因。在整个实验范围内系统所能达到的的最大COP值为5.78,而在相同条件下的理论循环所得的COP为7.73,实际值达到理论值的75%,相对来说是比较理想的结果,但是在其他条件下,实际的COP只有理论的40%-70%,有进一步提高的空间。在蒸发温度为45℃-60℃区间内,冷凝温度为70℃-95℃区间内,热泵的COP几乎都能维持在3以上,实验中出现的最高冷凝温度为95℃,达到了本文实验的基本目的。而实际应用中的热泵,工质温度的提升一般都在50℃以上,而实验热泵在已有的数据中可以知道当温度提升超过50℃时,热泵的COP只能维持在2左右,距离实际应用还存在一定的差距。通过理论分析和实验研究基本完成了课题的相关目标,为以后的进一步研究提供了基础。

二、热电热机内可逆卡诺循环特性的实验研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、热电热机内可逆卡诺循环特性的实验研究(论文提纲范文)

(1)固态热开关电热制冷装置数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 电热制冷技术
        1.2.1 电热制冷技术的原理
        1.2.2 电热效应的热力学理论
        1.2.3 电热制冷技术的发展历史
    1.3 电热制冷装置的研究现状
        1.3.1 中间介质载热制冷装置
        1.3.2 热开关电热制冷装置
    1.4 本文主要研究内容及技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究技术路线
2 固态热开关制冷装置设计及模型计算
    2.1 固态热开关制冷装置设计
        2.1.1 热电模块的热开关原理
        2.1.2 电热模块的结构设计
        2.1.3 固体热开关电热制冷装置的设计
    2.2 模型的建立
        2.2.1 几何模型的建立
        2.2.2 网格的划分及质量分析
        2.2.3 边界条件设置
    2.3 控制方程及假设条件
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 假设条件
    2.4 模拟方法的验证
    2.5 小结
3 模拟结果与分析
    3.1 制冷循环过程
    3.2 电热模块能量与温度变化
    3.3 装置的性能分析
    3.4 有无电热模块的的性能对比
    3.5 模拟结果验证
    3.6 小结
4 电热制冷装置性能影响因素分析
    4.1 系统温度跨度对制冷性能的影响
    4.2 不同运行周期对系统性能的影响
    4.3 新型电热制冷装置的设计
        4.3.1 基于脉冲管道的电热效应制冷装置
        4.3.2 基于重力热管的电热效应制冷装置
    4.4 小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
个人简历、在学习期间发表的论文及研究成果
致谢

(2)多电流量子热电系统中的能量合作(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 量子热机
        1.1.1 热电历史回顾
        1.1.2 量子热机理论描述
    1.2 热力学基本概念
        1.2.1 不可逆热力学和Onsager-de Groot-Callen模型
        1.2.2 熵流和热流
        1.2.3 热电系数
        1.2.4 每个载流子的熵
        1.2.5 动力学系数和输运参数
    1.3 本文研究内容和章节安排
    本章参考文献
第二章 热电能量转换器、制冷、制热
    2.1 热电能量转换装置简介
    2.2 纳米热机和制冷机的实验进展
        2.2.1 量子点热机
        2.2.2 Peltier制冷方面的实验进展
    本章参考文献
第三章 量子三端热机中的线性响应热电输运
    3.1 小引
    3.2 三端口量子热机模型
    3.3 线性输运方程
    本章参考文献
第四章 热电合作效应的几何解释
    4.1 合作效应的几何解释
    4.2 两种热电效应
    4.3 效率和功率与物理参数的函数关系
    4.4 三端装置和电阻电路
    本章参考文献
第五章 三端口量子制冷机的合作效应
    5.1 引言
    5.2 制冷机中的合作效应
    5.3 合作效应对制冷机性能的提升
    本章参考文献
第六章 四端口量子热机的最佳效率和功率
    6.1 四端口量子热机模型
    6.2 四端口量子热机的线性输运方程
    6.3 四端口量子热机的性能分析
    6.4 四端口量子热机和电阻电路
    本章参考文献
第七章 结论和展望
攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果
致谢

(3)有限功率热机的效率取值区域研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 热机模型介绍
        1.1.1 循环热机模型
        1.1.2 稳态热机模型
    1.2 有限时间热力学
        1.2.1 经典有限时间热力学
        1.2.2 量子有限时间热力学
    1.3 不可逆热力学
        1.3.1 昂萨格系数
        1.3.2 时间反演对称性破缺
    1.4 本文主要工作及内容安排
第2章 时间反演对称性破缺的最小非线性不可逆热机的效率范围
    2.1 引言
    2.2 模型与理论
    2.3 最大效率
    2.4 最大功率下的效率
    2.5 本章小结
第3章 量子热机在线性响应条件下的有限功率性能
    3.1 引言
    3.2 循环量子热机的优化
        3.2.1 等温过程的热力学描述
        3.2.2 协议优化方法
        3.2.3 内可逆的描述
        3.2.4 不可逆热力学分析
    3.5 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(4)PCM-TEG围护结构的热电效能及其优化研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状及分析
    1.3 研究内容与技术路线
2 TEG串并联特性研究
    2.1 基本参数
    2.2 性能参数测试
    2.3 串并联电路输出理论分析
    2.4 串并联输出特性试验研究
    2.5 小结
3 PCM-TEG冷热端传热强化研究
    3.1 实验材料及设备
    3.2 辐射强度分析
    3.3 PCM厚度及热物性优化分析
    3.4 TEG冷/热端强化传热研究
    3.5 小结
4 PCM-TEG围护结构热电效能及优化
    4.1 PCM-TEG围护结构模型
    4.2 结果分析
    4.3 发电量计算
    4.4 小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(5)量子环热电转换效率的调控研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 热电效应概述
    1.2 线性响应框架下的热电效应理论
    1.3 转移矩阵
    1.4 量子环
    1.5 纳米系统的热电效应及量子器件的性能优化研究现状
    1.6 本章小结
2 量子环热电转换效率的光学调控研究
    2.1 引言
    2.2 理论模型和方法
    2.3 数值计算结果与讨论
    2.4 结论
3 时间反演对称性破坏的量子环热机在给定功率下的性能优化
    3.1 引言
    3.2 理论模型和公式
    3.3 计算结果与讨论
    3.4 结论
4 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(6)风冷热泵在温和地区全年节能及热力性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国能源现状
        1.1.2 热泵的发展概况
    1.2 本课题的研究现状
        1.2.1 机组部件
        1.2.2 系统结构及性能
        1.2.3 所用工质
        1.2.4 除霜问题
    1.3 本课题的研究内容、目的和意义
        1.3.1 研究的内容
        1.3.2 研究的目的和意义
第二章 风冷热泵系统的运行原理和应用现状
    2.1 热泵系统的分类
        2.1.1 按工作原理分类
        2.1.2 按照驱动热泵所用能源种类分类
        2.1.3 按照热泵制取热能的温度分类
        2.1.4 按照载热介质分类
        2.1.5 按热泵与低温热源、高温热源的耦合方式分类
        2.1.6 按照热源获取来源的种类分类
    2.2 风冷热泵系统运行原理分析
    2.3 风冷热泵系统的特点
    2.4 风冷热泵系统在我国不同气候区的应用情况
        2.4.1 我国建筑气候区域划分
        2.4.2 典型气候区风冷热泵的应用情况
第三章 风冷热泵系统的现场测试
    3.1 测试条件与时间
        3.1.1 昆明地区的气象参数
        3.1.2 昆明的气候特点
        3.1.3 测试时间
    3.2 测试方案
        3.2.1 测试目的与原理
        3.2.2 测点布置方案
        3.2.3 测试参数及仪器
    3.3 测试对象
        3.3.1 测试地点及试验台搭建
        3.3.2 热泵机组参数
第四章 风冷热泵在各使用工况下热力性能分析
    4.1 测试机组所用制冷剂对性能的影响
        4.1.1 制冷剂R410a与R22的比较
        4.1.2 风冷热泵各个季节条件下的环境状况
    4.2 空调季实验测试结果热力性能分析
        4.2.1 环境温度对系统性能COP的影响
        4.2.2 环境湿度对系统性能的影响
        4.2.3 机组出水口供冷温度对制冷性能的影响
        4.2.4 制冷工况下制冷的瞬时性能
        4.2.5 变流量工况下系统制冷性能
    4.3 采暖季实验测试结果热力性能分析
        4.3.1 室外环境温度对制热性能的影响
        4.3.2 制热性能随环境温度的瞬时变化
        4.3.3 变流量对制热性能的影响
        4.3.4 最冷月的机组运行状况
    4.4 过渡季实验测试结果热力性能分析
    4.5 该系统的综合性能分析
第五章 综合效益评价
    5.1 经济效益评价
        5.1.1 回收期
        5.1.2 现值法
        5.1.3 年值法
        5.1.4 本系统的经济性评价
    5.2 节能及环境效益评价
        5.2.1 机组产生的温室效应
        5.2.2 机组节能和排放量
    5.3 结论分析
第六章 结论与展望
    6.1 所得结论与创新点
        6.1.1 所得结论
        6.1.2 创新点
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1:攻读硕士学位期间发表论文

(7)建筑围护结构与暖通空调能量系统热力学基础研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 建筑围护结构的热力学性能分析
        1.2.2 新风能耗影响分析及解决措施
        1.2.3 暖通空调系统的热力学分析
        1.2.4 现有研究的局限性
    1.3 研究内容与思路
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究思路
        1.3.3 创新点
第2章 (?)分析方法基础理论
    2.1 基本概念
        2.1.1 能量分析与(?)分析
        2.1.2 系统与环境
    2.2 基本方法
        2.2.1 (?)计算方法
        2.2.2 (?)平衡方程
        2.2.3 (?)效率
    2.3 现代(?)分析方法
        2.3.1 基本概念
        2.3.2 分析方法
    2.4 本章小结
第3章 建筑能量系统(?)分析参考环境
    3.1 现有建筑能量系统(?)分析参考环境的局限性
        3.1.1 地点对湿空气(?)值的影响
        3.1.2 湿空气(?)值随时间变化情况
        3.1.3 典型空气加热过程的(?)分析影响
    3.2 以室内空气状态为参考环境的提出
    3.3 本章小结
第4章 建筑围护结构热力学性能分析
    4.1 研究背景
    4.2 建筑围护结构热力学性能分析模型
        4.2.1 建筑负荷计算方法
        4.2.2 能量分析
        4.2.3 (?)分析
    4.3 建筑围护结构热力学性能分析应用研究
        4.3.1 参考建筑介绍及模拟参数设置
        4.3.2 参照建筑围护结构热力学性能分析
        4.3.3 主要围护结构参数影响分析
        4.3.4 气候条件对建筑热力学性能的影响分析
    4.4 本章小结
第5章 典型新风热回收措施的热力学分析与实验研究
    5.1 新风负荷对暖通空调系统负荷的影响
    5.2 典型热回收新风处理的热力学分析
        5.2.1 工作原理分析
        5.2.2 能量分析
        5.2.3 (?)分析
        5.2.4 性能模拟
    5.3 实验研究与结果分析
    5.4 本章小结
第6章 暖通空调系统的热力学分析
    6.1 研究背景
    6.2 暖通空调系统热力学分析模型
        6.2.1 能量系统分析模型
        6.2.2 暖通空调系统现代(?)分析模型
        6.2.3 能源匹配度
    6.3 工程实例应用
        6.3.1 工程概况
        6.3.2 暖通空调系统能耗计算
        6.3.3 暖通空调系统热力学分析
        6.3.4 热力学计算与分析
    6.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间所发表的论文目录)
附录B (攻读学位期间参与的研究课题)

(8)微观三态以及五态热机和制冷机热力学性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 微观三态五态热机动力学理论
        1.2.1 布朗运动概述
        1.2.2 涨落理论和细致平衡
        1.2.3 主方程
        1.2.4 郎之万方程和福克-普朗克方程
    1.3 研究现状
    1.4 本文的主要工作和内容安排
第2章 两类微型制冷机的性能特征分析
    2.1 引言
    2.2 三态制冷机模型
    2.3 性能特征分析
    2.4 五态制冷机模型
    2.5 性能特征分析
    2.6 三态模型与五态模型制冷机的比较
    2.7 本章小结
第3章 五态热机的性能特征分析
    3.1 引言
    3.2 模型和理论
    3.3 性能特征分析
    3.4 优化特性
    3.5 本章小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(9)量子点热机与制冷机的性能特征及优化分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 微纳米热电装置的研究
        1.1.2 热电装置的优化研究
        1.1.3 量子点热电装置的研究现状
    1.2 热力学与有限时间热力学理论
        1.2.1 可逆过程与卡诺效率
        1.2.2 内可逆过程与 CA 效率
    1.3 主方程理论
    1.4 本文的主要工作和内容安排
第2章 反馈作用下单能级量子点制冷机的优化性能分析
    2.1 引言
    2.2 量子点制冷机模型
    2.3 无反馈情形下优化分析
    2.4 反馈情形下优化分析
    2.5 本章小结
第3章 外磁场作用下量子点热机最大功率下的效率
    3.1 引言
    3.2 量子点热机模型
    3.3 性能特征分析
    3.4 最大功率下的优化效率
    3.5 本章小结
第4章 相互作用量子点制冷机的性能特征及优化分析
    4.1 引言
    4.2 模型及理论
    4.3 性能特征分析
    4.4 优化性能分析
        4.4.1 最大制冷系数
        4.4.2 最大制冷率
        4.4.3 温比对优化性能的影响
    4.5 本章小结
第5章 二能级相互作用量子点热机和制冷机的性能特征及优化分析
    5.1 引言
    5.2 模型及理论
    5.3 热机性能特征分析
    5.4 热机优化性能分析
    5.5 制冷机性能特征分析
    5.6 制冷机优化性能分析
    5.7 本章小结
第6章 量子点光电制冷机的性能特征及优化分析
    6.1 引言
    6.2 模型及理论
    6.3 性能特征分析
    6.4 优化性能分析
        6.4.1 最大制冷率和最大制冷系数
        6.4.2 温比对优化性能的影响
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(10)复叠式热泵的理论分析和高温段的实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 热泵简介
        1.2.1 热泵特点
        1.2.2 热泵分类
        1.2.3 热泵原理
        1.2.4 热泵工质
        1.2.5 热泵现状和发展方向
    1.3 高温热泵
        1.3.1 高温热泵简介
        1.3.2 高温热泵研究
        1.3.3 存在的问题
第二章 复叠式热泵理论分析
    2.1 复叠式热泵简介
        2.1.1 复叠式热泵介绍
        2.1.2 复叠式热泵流程
        2.1.3 复叠式热泵原理
        2.1.4 复叠式热泵研究现状
    2.2 复叠式热泵系统理论循环
        2.2.1 工质的选择
        2.2.2 理论循环计算
        2.2.3 热泵COP的分析
    2.3 变工况条件理论分析
        2.3.1 热泵除湿性能指标
        2.3.2 四种装置的模拟性能分析
    2.4 本章小结
第三章 高温段的实验
    3.1 实验设备
    3.2 实验过程
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 不同进风量和出风量下的结果
        3.3.2 不同冷凝温度和蒸发温度下的结果
        3.3.3 对结果的分析讨论
        3.3.5 对现有压缩机的分析
        3.3.6 小结
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
附录
参考文献
致谢

四、热电热机内可逆卡诺循环特性的实验研究(论文参考文献)

  • [1]固态热开关电热制冷装置数值模拟研究[D]. 李迎雪. 郑州大学, 2020(02)
  • [2]多电流量子热电系统中的能量合作[D]. 刘叶锋. 苏州大学, 2020(02)
  • [3]有限功率热机的效率取值区域研究[D]. 刘芹. 南昌大学, 2020(01)
  • [4]PCM-TEG围护结构的热电效能及其优化研究[D]. 郭珂慧. 中国矿业大学, 2020(01)
  • [5]量子环热电转换效率的调控研究[D]. 李倩文. 中国矿业大学, 2018(02)
  • [6]风冷热泵在温和地区全年节能及热力性能研究[D]. 田盼雨. 昆明理工大学, 2016(02)
  • [7]建筑围护结构与暖通空调能量系统热力学基础研究[D]. 韩天鹤. 湖南大学, 2015(02)
  • [8]微观三态以及五态热机和制冷机热力学性能研究[D]. 曹韩建. 南昌大学, 2014(02)
  • [9]量子点热机与制冷机的性能特征及优化分析[D]. 张艳超. 南昌大学, 2014(02)
  • [10]复叠式热泵的理论分析和高温段的实验研究[D]. 张振兴. 浙江工业大学, 2013(05)

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热电加热器可逆卡诺循环特性的实验研究
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