节能基础科学47NO.052023节能ENERGYCONSERVATIONεR最大时内可逆简单空气制冷循环的ε和R伍博文1，2，3陈林根1，2，3*戈延林1，2，3殷勇1，4（1.武汉工程大学热科学与动力工程研究所，湖北武汉430205；2.湖北省绿色化工装备工程技术研究中心，湖北武汉430205；3.武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430205；4.武汉工程大学光电信息与能源工程学院，湖北武汉430205）摘要：利用有限时间热力学理论，以内可逆简单空气（Brayton）制冷循环为研究对象，选用品质因子（制冷率R与制冷系数ε之积Ω）作为优化目标，通过理论分析和数值计算，推导Ω与影响参数间的解析式。在高、低温侧换热器总量一定的条件下，对热导率的分配和压比的选择进行优化，给出制冷循环的最优性能。对相同参数下的最大Ω和最大R性能进行比较，分析循环温比、其他参数对制冷循环最优性能的影响。结果显示：将Ω作为优化目标，热导率分配和压比作为优化变量时，优化结果保证了制冷率和制冷系数之间的协调，是较优的折中方案。关键词：有限时间热力学；内可逆简单空气制冷循环；品质因子；热导率分配；压比；性能优化中图分类号：O414文献标识码：A文章编号：1004-7948（2023）05-0047-04doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.012引言自有限时间热力学理论建立以来，大量学者的探索与研究使得理论体系变得完善[1-4]。随着有限时间热力学理论的发展，选用不同目标对循环进行分析优化的工作变得十分活跃，更多新的目标出现，如损失、生态学目标函数等。制冷循环的研究中，制冷率R和制冷系数ε常被作为目标函数。在内可逆Newton定律卡诺制冷机系统中，R取最大时，ε为零，使得Leff[5]等的工作未能进一步深入开展。陈林根[6-7]等研究恒温和变温热源条件下，存在传热不可逆性的空气（内可逆Brayton）制冷循环，得到R和ε的关系。罗俊[8]等基于文献[6]的工作，研究恒温热源条件下工作的不可逆空气制冷循环，并对循环中的R和ε进行优化。周圣兵[9]选用制冷率密度作为目标，得出内可逆空气制冷循环的优化结果。屠友明[10]研究内可逆空气制冷循环时，引入效率和生态学目标函数，得出不同目标的优化结果。Chen[11]等在恒温热源条件下，结合有限时间热力学理论和概念，分析具有多种不可逆性的简单空气制冷循环，对效率进行优化，其结果与以往对R优化的结果相比，更具有科学性。此外，严子浚[12]分析内可逆卡诺制冷循环，研究采用R与ε之积作为优化目标时循环的性能特性，这一优化目标被称为品...
