熱系統(tǒng)分析與優(yōu)化的熱量流法

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第1章 熱系統(tǒng)的傳統(tǒng)建模分析和優(yōu)化方法 1
1.1 換熱器的性能分析與設(shè)計 1
1.1.1 常物性工況下?lián)Q熱器的性能分析與設(shè)計方法 1
1.1.2 變物性工況下?lián)Q熱器的性能分析與設(shè)計方法 2
1.2 換熱器的性能優(yōu)化理論與技術(shù) 4
1.2.1 強化換熱技術(shù) 4
1.2.2 對流傳熱過程的場協(xié)同理論 5
1.2.3 換熱器性能的評價準(zhǔn)則 6
1.2.4 現(xiàn)有換熱器性能優(yōu)化理論和技術(shù)的不足 7
1.3 熱系統(tǒng)的傳統(tǒng)建模、求解和優(yōu)化方法 8
1.3.1 熱系統(tǒng)的傳統(tǒng)建模思路 8
1.3.2 熱系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)求解方法 10
1.3.3 熱系統(tǒng)優(yōu)化的準(zhǔn)則函數(shù)法 12
1.3.4 熱系統(tǒng)建模和優(yōu)化的傳統(tǒng)能量流法 13
1.4 電-熱綜合能源系統(tǒng)的整體分析和優(yōu)化方法 15
1.5 小結(jié) 16
第2章 基于*理論的換熱系統(tǒng)分析和優(yōu)化的熱量流法 17
2.1 *與*耗散 17
2.2 *耗散熱阻 20
2.3 基于*耗散熱阻的換熱器熱量流模型 22
2.4 基于*耗散熱阻的典型換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 23
2.4.1 流體多回路換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 23
2.4.2 單側(cè)流體并聯(lián)換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 25
2.4.3 單側(cè)流體串聯(lián)換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 27
2.5 集中供熱系統(tǒng)性能的整體分析與優(yōu)化 29
2.5.1 集中供熱系統(tǒng)的熱量流模型 30
2.5.2 集中供熱系統(tǒng)中熱量輸運的約束方程 31
2.5.3 集中供熱系統(tǒng)的性能優(yōu)化與結(jié)果分析 34
2.6 基于進口溫差的換熱器熱阻 37
2.6.1 順/逆流換熱器 38
2.6.2 叉流換熱器 41
2.6.3 基于進口溫差的換熱器熱阻的通用表達式 43
2.7 基于進口溫差的典型換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 46
2.7.1 流體多回路換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 46
2.7.2 單側(cè)流體并聯(lián)換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 47
2.7.3 單側(cè)流體串聯(lián)換熱網(wǎng)絡(luò)的熱量流模型 47
2.8 雙回路熱管理系統(tǒng)性能的整體分析與優(yōu)化 49
2.8.1 雙回路熱管理系統(tǒng)的物理模型 49
2.8.2 雙回路熱管理系統(tǒng)的熱量流模型及熱量整體輸運規(guī)律 50
2.8.3 雙回路熱管理系統(tǒng)的整體優(yōu)化模型 52
2.8.4 優(yōu)化結(jié)果及分析 55
2.9 基于*理論的熱量流法的物理意義 61
2.10 小結(jié) 63
第3章 變物性工況下?lián)Q熱系統(tǒng)分析和優(yōu)化的熱量流法 64
3.1 變物性工況下?lián)Q熱器的熱量流模型 64
3.1.1 順流換熱器 64
3.1.2 逆流換熱器 68
3.1.3 叉流換熱器 70
3.1.4 變物性工況下熱量流模型的求解方法 73
3.2 基于熱量流法的超臨界CO2換熱器的性能分析 75
3.3 超臨界CO2閉式換熱系統(tǒng)的整體性能分析與優(yōu)化 81
3.3.1 超臨界CO2閉式換熱系統(tǒng)的熱量流模型 81
3.3.2 超臨界CO2閉式換熱系統(tǒng)的優(yōu)化模型 85
3.3.3 優(yōu)化模型的求解方法 86
3.3.4 CO2充灌量對優(yōu)化結(jié)果的影響分析 88
3.3.5 優(yōu)充灌量的判斷準(zhǔn)則 97
3.4 相變換熱系統(tǒng)的整體性能分析與優(yōu)化 99
3.4.1 相變換熱器的熱量流模型 99
3.4.2 相變換熱系統(tǒng)的熱量流模型 102
3.4.3 相變換熱系統(tǒng)整體性能優(yōu)化 105
3.5 小結(jié) 108
第4章 換熱系統(tǒng)中換熱與流動特性的整體分析和協(xié)同優(yōu)化 110
4.1 換熱系統(tǒng)流動特性的整體分析方法 110
4.2 換熱與流動特性的整體運行優(yōu)化 111
4.2.1 多回路換熱系統(tǒng)的整體傳熱約束 112
4.2.2 傳熱與流動特性的協(xié)同優(yōu)化 113
4.3 換熱系統(tǒng)的特征參數(shù)辨識 114
4.3.1 變頻泵特性參數(shù)的在線辨識 116
4.3.2 管網(wǎng)特性參數(shù)的在線辨識 119
4.3.3 換熱器熱導(dǎo)的在線辨識 122
4.4 換熱系統(tǒng)的運行優(yōu)化及實驗驗證 124
4.4.1 變頻泵運行頻率優(yōu)化 124
4.4.2 閥門開度優(yōu)化 128
4.4.3 變頻泵運行頻率和閥門開度的協(xié)同優(yōu)化 130
4.4.4 實驗不確定度分析 132
4.5 單側(cè)流體并聯(lián)換熱系統(tǒng)的運行優(yōu)化 133
4.5.1 泵和管網(wǎng)的特性參數(shù) 134
4.5.2 系統(tǒng)整體傳熱和阻力約束 136
4.5.3 變頻泵運行頻率優(yōu)化 137
4.6 小結(jié) 139
第5章 換熱系統(tǒng)中過程、設(shè)備與系統(tǒng)的多尺度協(xié)同優(yōu)化 140
5.1 考慮換熱器運行特性變化的換熱系統(tǒng)性能整體優(yōu)化 140
5.1.1 問題描述和物理模型 140
5.1.2 基于熱量流法的換熱系統(tǒng)傳熱和流動特性的協(xié)同優(yōu)化 141
5.1.3 換熱器傳熱系數(shù)的數(shù)值修正方法 143
5.1.4 考慮換熱器換熱特性數(shù)值修正的換熱系統(tǒng)整體性能優(yōu)化 146
5.1.5 優(yōu)化結(jié)果與分析 149
5.2 換熱器結(jié)構(gòu)與換熱系統(tǒng)性能的協(xié)同優(yōu)化 152
5.2.1 換熱器1板間距與換熱系統(tǒng)設(shè)計和運行參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化 152
5.2.2 蒸發(fā)器橫槽管結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)運行參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化 159
5.3 蒸發(fā)器換熱管內(nèi)速度場與系統(tǒng)運行參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化 164
5.3.1 基于*耗散極值原理的對流換熱過程優(yōu)化 164
5.3.2 換熱管內(nèi)速度場與換熱系統(tǒng)運行參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化 169
5.3.3 換熱管結(jié)構(gòu)\\管內(nèi)速度場與系統(tǒng)運行參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化 172
5.4 小結(jié) 178
第6章 動態(tài)工況下?lián)Q熱系統(tǒng)分析和優(yōu)化控制的熱量流法 179
6.1 換熱器的動態(tài)熱量流模型 179
6.1.1 換熱器的瞬態(tài)換熱過程分析 179
6.1.2 換熱器動態(tài)熱量流模型的驗證 184
6.2 典型換熱系統(tǒng)的動態(tài)熱量流模型 185
6.2.1 單側(cè)流體串聯(lián)換熱系統(tǒng) 185
6.2.2 單側(cè)流體并聯(lián)換熱系統(tǒng) 186
6.2.3 多回路換熱系統(tǒng) 187
6.3 多回路換熱系統(tǒng)的整體分析和優(yōu)化控制 188
6.3.1 多回路換熱系統(tǒng)的物理模型 188
6.3.2 基于節(jié)點溫度優(yōu)化的換熱系統(tǒng)控制策略 189
6.3.3 多回路換熱系統(tǒng)的狀態(tài)空間 190
6.3.4 多回路換熱系統(tǒng)的優(yōu)化控制仿真與結(jié)果分析 197
6.4 動態(tài)工況下多回路換熱系統(tǒng)的優(yōu)化控制實驗 203
6.5 小結(jié) 206
第7章 熱力系統(tǒng)中熱量輸運與轉(zhuǎn)換特性的整體分析和協(xié)同優(yōu)化 207
7.1 回?zé)崾綒怏w壓縮制冷系統(tǒng)的分析和優(yōu)化 207
7.1.1 回?zé)崾綒怏w壓縮制冷系統(tǒng)的熱量流模型 208
7.1.2 系統(tǒng)整體優(yōu)化模型 214
7.1.3 優(yōu)化結(jié)果及討論 215
7.2 飛行器座艙環(huán)控系統(tǒng)的分析和優(yōu)化 220
7.2.1 兩輪升壓式高壓除水系統(tǒng)的物理和數(shù)學(xué)模型 220
7.2.2 系統(tǒng)優(yōu)化及結(jié)果分析 226
7.3 余熱回收蘭金循環(huán)的整體建模和優(yōu)化 230
7.3.1 余熱回收蘭金循環(huán)的物理模型 231
7.3.2 余熱回收熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模型求解 245
7.3.3 余熱回收熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能分析與優(yōu)化 248
7.4 小結(jié) 255
第8章 電-熱綜合能源系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化的能量流法 256
8.1 吸收式溶液儲能系統(tǒng)性能的整體分析和優(yōu)化 256
8.1.1 吸收式溶液儲能系統(tǒng)的物理模型 256
8.1.2 吸收式溶液儲能系統(tǒng)的能量流模型 257
8.1.3 吸收式溶液儲能系統(tǒng)性能的整體優(yōu)化 269
8.2 綜合能源系統(tǒng)中電能、熱能輸運的整體分析和協(xié)同優(yōu)化 278
8.2.1 電-熱綜合能源系統(tǒng)分析的能量流法 278
8.2.2 電-熱綜合能源系統(tǒng)的能量傳輸特性 281
8.2.3 電-熱綜合能源系統(tǒng)的機組特性 283
8.2.4 電-熱綜合能源系統(tǒng)的棄風(fēng)消納性能優(yōu)化 284
8.2.5 熱特性對電-熱綜合協(xié)調(diào)調(diào)度的影響 289
8.3 儲熱-儲電一體化系統(tǒng)性能的整體分析和優(yōu)化 298
8.3.1 儲熱-儲電一體化系統(tǒng)的物理模型 298
8.3.2 儲熱-儲電一體化系統(tǒng)的能量流模型 299
8.3.3 儲熱-儲電一體化系統(tǒng)風(fēng)電消納性能的整體分析和優(yōu)化 304
8.4 小結(jié) 320
參考文獻 322
后記 330