不可逆量子矩形循环的功率、效率和有效功率分析与优化

作     者：谢心怡 陈林根 殷勇 魏轩宇 杜元开 XIE Xin-yi;CHEN Lin-gen;YIN Yong;WEI Xuan-yu;DU Yuan-kai

作者机构：武汉工程大学光电信息与能源工程学院湖北武汉430205 武汉工程大学热科学与动力工程研究所湖北武汉430205 武汉工程大学机电工程学院湖北武汉430205 武汉工程大学材料科学与工程学院湖北武汉430205 

出 版 物：《节能》 (Energy Conservation)

年 卷 期：2023年第42卷第9期

页      面：34-38页

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(项目编号:52171317、51779262) 

主　　题：有限时间热力学 极端相对论 不可逆量子矩形循环 功率 效率 有效功率 性能优化 

摘      要：应用有限时间热力学理论建立不可逆量子矩形循环模型,循环工质为无数个囚禁于一维无限深势阱中的极端相对论粒子。该循环由两个等势阱力过程、两个等势阱宽度过程组成,考虑工质与热源间的传热和高低温热源之间的热漏损失,导出循环的无量纲功率、热效率和有效功率的表达式,研究其最优性能。结果表明:无量纲功率与热效率的关系曲线呈扭叶形;量子矩形循环的最优工作区间处于最大功率和最高效率之间;随着热漏系数增大,热机的最优设计区间缩小;有效功率与热效率的关系曲线也呈扭叶形;热机在最大有效功率工作点的效率大于在最大功率工作点的效率。