目錄
序
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主要符號表
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下標符號
第1章 熱繫統的傳統建模分析和優化方法 1
1.1 換熱器的性能分析與設計 1
1.1.1 常物性工況下換熱器的性能分析與設計方法 1
1.1.2 變物性工況下換熱器的性能分析與設計方法 2
1.2 換熱器的性能優化理論與技術 4
1.2.1 強化換熱技術 4
1.2.2 對流傳熱過程的場協同理論 5
1.2.3 換熱器性能的評價準則 6
1.2.4 現有換熱器性能優化理論和技術的不足 7
1.3 熱繫統的傳統建模、求解和優化方法 8
1.3.1 熱繫統的傳統建模思路 8
1.3.2 熱繫統數學模型的傳統求解方法 10
1.3.3 熱繫統優化的準則函數法 12
1.3.4 熱繫統建模和優化的傳統能量流法 13
1.4 電-熱綜合能源繫統的整體分析和優化方法 15
1.5 小結 16
第2章 基於*理論的換熱繫統分析和優化的熱量流法 17
2.1 *與*耗散 17
2.2 *耗散熱阻 20
2.3 基於*耗散熱阻的換熱器熱量流模型 22
2.4 基於*耗散熱阻的典型換熱網絡的熱量流模型 23
2.4.1 流體多回路換熱網絡的熱量流模型 23
2.4.2 單側流體並聯換熱網絡的熱量流模型 25
2.4.3 單側流體串聯換熱網絡的熱量流模型 27
2.5 集中供熱繫統性能的整體分析與優化 29
2.5.1 集中供熱繫統的熱量流模型 30
2.5.2 集中供熱繫統中熱量輸運的約束方程 31
2.5.3 集中供熱繫統的性能優化與結果分析 34
2.6 基於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 基於進口溫差的換熱器熱阻的通用表達式 43
2.7 基於進口溫差的典型換熱網絡的熱量流模型 46
2.7.1 流體多回路換熱網絡的熱量流模型 46
2.7.2 單側流體並聯換熱網絡的熱量流模型 47
2.7.3 單側流體串聯換熱網絡的熱量流模型 47
2.8 雙回路熱管理繫統性能的整體分析與優化 49
2.8.1 雙回路熱管理繫統的物理模型 49
2.8.2 雙回路熱管理繫統的熱量流模型及熱量整體輸運規律 50
2.8.3 雙回路熱管理繫統的整體優化模型 52
2.8.4 優化結果及分析 55
2.9 基於*理論的熱量流法的物理意義 61
2.10 小結 63
第3章 變物性工況下換熱繫統分析和優化的熱量流法 64
3.1 變物性工況下換熱器的熱量流模型 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 基於熱量流法的超臨界CO2換熱器的性能分析 75
3.3 超臨界CO2閉式換熱繫統的整體性能分析與優化 81
3.3.1 超臨界CO2閉式換熱繫統的熱量流模型 81
3.3.2 超臨界CO2閉式換熱繫統的優化模型 85
3.3.3 優化模型的求解方法 86
3.3.4 CO2充灌量對優化結果的影響分析 88
3.3.5 **充灌量的判斷準則 97
3.4 相變換熱繫統的整體性能分析與優化 99
3.4.1 相變換熱器的熱量流模型 99
3.4.2 相變換熱繫統的熱量流模型 102
3.4.3 相變換熱繫統整體性能優化 105
3.5 小結 108
第4章 換熱繫統中換熱與流動特性的整體分析和協同優化 110
4.1 換熱繫統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化 111
4.2.1 多回路換熱繫統的整體傳熱約束 112
4.2.2 傳熱與流動特性的協同優化 113
4.3 換熱繫統的特征參數辨識 114
4.3.1 變頻泵特性參數的在線辨識 116
4.3.2 管網特性參數的在線辨識 119
4.3.3 換熱器熱導的在線辨識 122
4.4 換熱繫統的運行優化及實驗驗證 124
4.4.1 變頻泵運行頻率優化 124
4.4.2 閥門開度優化 128
4.4.3 變頻泵運行頻率和閥門開度的協同優化 130
4.4.4 實驗不確定度分析 132
4.5 單側流體並聯換熱繫統的運行優化 133
4.5.1 泵和管網的特性參數 134
4.5.2 繫統整體傳熱和阻力約束 136
4.5.3 變頻泵運行頻率優化 137
4.6 小結 139
第5章 換熱繫統中過程、設備與繫統的多尺度協同優化 140
5.1 考慮換熱器運行特性變化的換熱繫統性能整體優化 140
5.1.1 問題描述和物理模型 140
5.1.2 基於熱量流法的換熱繫統傳熱和流動特性的協同優化 141
5.1.3 換熱器傳熱繫數的數值修正方法 143
5.1.4 考慮換熱器換熱特性數值修正的換熱繫統整體性能優化 146
5.1.5 優化結果與分析 149
5.2 換熱器結構與換熱繫統性能的協同優化 152
5.2.1 換熱器1板間距與換熱繫統設計和運行參數的協同優化 152
5.2.2 蒸發器橫槽管結構與繫統運行參數的協同優化 159
5.3 蒸發器換熱管內速度場與繫統運行參數的協同優化 164
5.3.1 基於*耗散極值原理的對流換熱過程優化 164
5.3.2 換熱管內速度場與換熱繫統運行參數的協同優化 169
5.3.3 換熱管結構\\管內速度場與繫統運行參數的協同優化 172
5.4 小結 178
第6章 動態工況下換熱繫統分析和優化控制的熱量流法 179
6.1 換熱器的動態熱量流模型 179
6.1.1 換熱器的瞬態換熱過程分析 179
6.1.2 換熱器動態熱量流模型的驗證 184
6.2 典型換熱繫統的動態熱量流模型 185
6.2.1 單側流體串聯換熱繫統 185
6.2.2 單側流體並聯換熱繫統 186
6.2.3 多回路換熱繫統 187
6.3 多回路換熱繫統的整體分析和優化控制 188
6.3.1 多回路換熱繫統的物理模型 188
6.3.2 基於節點溫度優化的換熱繫統控制策略 189
6.3.3 多回路換熱繫統的狀態空間 190
6.3.4 多回路換熱繫統的優化控制仿真與結果分析 197
6.4 動態工況下多回路換熱繫統的優化控制實驗 203
6.5 小結 206
第7章 熱力繫統中熱量輸運與轉換特性的整體分析和協同優化 207
7.1 回熱式氣體壓縮制冷繫統的分析和優化 207
7.1.1 回熱式氣體壓縮制冷繫統的熱量流模型 208
7.1.2 繫統整體優化模型 214
7.1.3 優化結果及討論 215
7.2 飛行器座艙環控繫統的分析和優化 220
7.2.1 兩輪升壓式高壓除水繫統的物理和數學模型 220
7.2.2 繫統優化及結果分析 226
7.3 餘熱回收蘭金循環的整體建模和優化 230
7.3.1 餘熱回收蘭金循環的物理模型 231
7.3.2 餘熱回收熱功轉換繫統的模型求解 245
7.3.3 餘熱回收熱功轉換繫統的性能分析與優化 248
7.4 小結 255
第8章 電-熱綜合能源繫統性能分析與優化的能量流法 256
8.1 吸收式溶液儲能繫統性能的整體分析和優化 256
8.1.1 吸收式溶液儲能繫統的物理模型 256
8.1.2 吸收式溶液儲能繫統的能量流模型 257
8.1.3 吸收式溶液儲能繫統性能的整體優化 269
8.2 綜合能源繫統中電能、熱能輸運的整體分析和協同優化 278
8.2.1 電-熱綜合能源繫統分析的能量流法 278
8.2.2 電-熱綜合能源繫統的能量傳輸特性 281
8.2.3 電-熱綜合能源繫統的機組特性 283
8.2.4 電-熱綜合能源繫統的棄風消納性能優化 284
8.2.5 熱特性對電-熱綜合協調調度的影響 289
8.3 儲熱-儲電一體化繫統性能的整體分析和優化 298
8.3.1 儲熱-儲電一體化繫統的物理模型 298
8.3.2 儲熱-儲電一體化繫統的能量流模型 299
8.3.3 儲熱-儲電一體化繫統風電消納性能的整體分析和優化 304
8.4 小結 320
參考文獻 322
後記 330