不可逆循環(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 熱力與化學(xué)理論循環(huán) 陳林根，夏少軍著(zhù) 2018年版

不可逆循環(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 熱力與化學(xué)理論循環(huán) 作者： 陳林根，夏少軍著(zhù) 出版時(shí)間： 2018年版 內容簡(jiǎn)介 基于廣義熱力學(xué)優(yōu)化理論，《不可逆循環(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化》對工程界和人類(lèi)社會(huì )中廣泛存在的不可逆功、熱能、電能、化學(xué)能和資本等廣義能量轉換循環(huán)與系統開(kāi)展了動(dòng)態(tài)優(yōu)化研究，獲得了不同優(yōu)化目標下的優(yōu)構型?！恫豢赡嫜h(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化》匯集著(zhù)者多年研究成果，第1章介紹有限時(shí)間熱力學(xué)、熵產(chǎn)生小化、廣義熱力學(xué)優(yōu)化、理論等各種熱學(xué)優(yōu)化理論的產(chǎn)生，并回顧與《不可逆循環(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化》相關(guān)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題的研究現狀。第2~8章分別對恒溫熱源內可逆熱機循環(huán)、變溫熱源熱機循環(huán)、具有非均勻工質(zhì)的熱機性能界限、多級熱力循環(huán)系統、化學(xué)機循環(huán)、多級等溫化學(xué)循環(huán)系統、多級非等溫不可逆化學(xué)機系統的動(dòng)態(tài)優(yōu)化(優(yōu)構型)問(wèn)題進(jìn)行研究，提出廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化理論，給出解決各種不可逆廣義能量轉換循環(huán)與系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題的統一方法以及普適研究結果?！恫豢赡嫜h(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化》在研究方法上以交叉、移植和類(lèi)比為主， 較大特點(diǎn)在于深化物理學(xué)理論研究的同時(shí)，注重多學(xué)科交叉融合研究并緊貼工程實(shí)際，在研究過(guò)程中追求物理模型的統一性、優(yōu)化方法的通用性和優(yōu)化結果的普適性，終實(shí)現基于廣義熱力學(xué)優(yōu)化理論的不可逆循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化研究成果集成。 目錄 目錄 前言 第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 理論熱力循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化現狀 2 1.2.1 恒溫熱源理論熱機循環(huán)優(yōu)構型 2 1.2.2 變溫熱源理論熱機循環(huán)優(yōu)構型 3 1.2.3 串接、聯(lián)合和多熱源理論熱機循環(huán)優(yōu)構型 4 1.2.4 具有非均勻工質(zhì)的理論熱機性能界限 5 1.2.5 基于HJB理論的多級熱力循環(huán)系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化 5 1.3 理論化學(xué)循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化現狀 7 1.3.1 等溫化學(xué)循環(huán)優(yōu)構型 7 1.3.2 非等溫化學(xué)機循環(huán)優(yōu)構型 8 1.3.3 基于HJB理論的多級等溫化學(xué)機循環(huán)系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化 9 1.3.4 基于HJB理論的多級非等溫化學(xué)機循環(huán)系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化 9 1.4 本書(shū)的主要工作及章節安排 10 第2章 恒溫熱源內可逆熱機循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 12 2.1 引言 12 2.2 廣義輻射傳熱規律下壓比約束下內可逆熱機最大輸出功率 12 2.2.1 物理模型 12 2.2.2 優(yōu)化方法 15 2.2.3 特例分析 23 2.3 廣義輻射傳熱規律下給定壓比的內可逆熱機最大輸出功率? 47 2.3.1 物理模型 47 2.3.2 優(yōu)化方法 48 2.3.3 特例分析 57 2.4 廣義輻射傳熱規律下給定輸入能的內可逆熱機最大效率 89 2.4.1 物理模型 89 2.4.2 優(yōu)化方法 89 2.4.3 特例分析 99 2.5 本章小結 124 第3章 變溫熱源熱機循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 126 3.1 引言 126 3.2 兩有限熱容熱源內可逆熱機最大輸出功 126 3.2.1 物理模型 126 3.2.2 優(yōu)化方法 128 3.2.3 特例分析與討論 130 3.3 存在熱漏的有限高溫熱源不可逆熱機最大輸出功 134 3.3.1 物理模型 134 3.3.2 優(yōu)化方法 134 3.3.3 特例分析與討論 136 3.4 本章小結 138 第4章 具有非均勻工質(zhì)的熱機性能界限 139 4.1 引言 139 4.2 線(xiàn)性唯象傳熱規律下非均勻工質(zhì)非回熱不可逆熱機 最大輸出功率 139 4.2.1 物理模型 139 4.2.2 優(yōu)化方法 142 4.2.3 數值算例與討論 146 4.3 線(xiàn)性唯象傳熱規律下非均勻工質(zhì)非回熱 不可逆熱機最大效率 149 4.3.1 物理模型 149 4.3.2 優(yōu)化方法 150 4.3.3 數值算例與討論 153 4.4 具有非均勻工質(zhì)的一類(lèi)理論熱機最大功率和效率 155 4.4.1 物理模型 155 4.4.2 優(yōu)化方法 158 4.4.3 不同反應速率方程和熱阻模型下優(yōu)化結果的比較 163 4.5 本章小結 164 第5章 基于HJB理論的多級熱力循環(huán)系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化 166 5.1 引言 166 5.2 普適傳熱規律下多級不可逆熱機系統最大輸出功率 166 5.2.1 系統建模與特性描述 166 5.2.2 優(yōu)化方法 170 5.2.3 特例分析 171 5.2.4 數值算例與討論 179 5.3 普適傳熱規律下多級不可逆熱泵系統耗功率最小優(yōu)化 197 5.3.1 系統建模與特性描述 197 5.3.2 優(yōu)化方法 200 5.3.3 特例分析 201 5.3.4 數值算例與討論 207 5.4 本章小結 211 第6章 化學(xué)機循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 213 6.1 引言 213 6.2 有限高勢庫等溫內可逆化學(xué)機最大輸出功 214 6.2.1 物理模型 214 6.2.2 優(yōu)化方法 216 6.2.3 特例分析與討論 218 6.3 存在質(zhì)漏的有限高勢庫等溫不可逆化學(xué)機最大輸出功 224 6.3.1 物理模型 224 6.3.2 優(yōu)化方法 225 6.3.3 特例分析與討論 227 6.4 多庫等溫內可逆化學(xué)機最大輸出功率 230 6.4.1 物理模型 230 6.4.2 優(yōu)化方法 231 6.4.3 數值算例與討論 234 6.5 基于LIT的有限高勢庫非等溫內可逆化學(xué)機最大輸出功 237 6.5.1 物理模型 237 6.5.2 優(yōu)化方法 239 6.5.3 特例分析與討論 241 6.6 本章小結 246 第7章 基于HJB理論的多級等溫化學(xué)循環(huán)系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化 248 7.1 引言 248 7.2 線(xiàn)性傳質(zhì)規律下多級等溫不可逆化學(xué)機系統最大輸出功率優(yōu)化 249 7.2.1 系統建模與特性描述 249 7.2.2 優(yōu)化方法 255 7.2.3 數值算例與討論 260 7.3 擴散傳質(zhì)規律下多級等溫不可逆化學(xué)機系統最大功率輸出優(yōu)化 271 7.3.1 系統建模與特性描述 271 7.3.2 優(yōu)化方法 273 7.3.3 數值算例與討論 275 7.4 線(xiàn)性傳質(zhì)規律下多級等溫內可逆化學(xué)泵系統耗功率最小優(yōu)化 278 7.4.1 系統建模與特性描述 278 7.4.2 優(yōu)化方法 281 7.4.3 數值算例與討論 282 7.5 本章小結 287 第8章 基于HJB理論的多級非等溫不可逆化學(xué)機系統動(dòng)態(tài)優(yōu)化 288 8.1 引言 288 8.2 基于Lewis相似的單級非等溫不可逆化學(xué)機最大輸出功率 288 8.2.1 物理模型 288 8.2.2 優(yōu)化方法 291 8.2.3 特例分析 294 8.2.4 數值算例與討論 296 8.3 基于Lewis相似的多級非等溫不可逆化學(xué)機系統最大輸出功率 299 8.3.1 系統建模與特性描述 299 8.3.2 優(yōu)化方法 301 8.3.3 特例分析 303 8.4 基于LIT的單級非等溫不可逆化學(xué)機最大輸出功率 305 8.4.1 物理模型 305 8.4.2 優(yōu)化方法 306 8.4.3 特例分析 310 8.4.4 數值算例與討論 311 8.5 基于LIT的多級非等溫不可逆化學(xué)機系統最大輸出功率 314 8.5.1 系統建模與特性描述 314 8.5.2 優(yōu)化方法 317 8.5.3 特例分析 317 8.6 本章小結 319 第9章 全書(shū)總結 321 參考文獻 327 附錄A 優(yōu)化理論概述 346 A.1 引言 346 A.2 靜態(tài)優(yōu)化 347 A.2.1 約束函數極值優(yōu)化 347 A.2.2 僅含等式約束函數極值優(yōu)化 348 A.2.3 含不等式約束函數極值優(yōu)化 349 A.3 動(dòng)態(tài)優(yōu)化 350 A.3.1 古典變分法 351 A.3.2 極小值原理 356 A.3.3 動(dòng)態(tài)規劃 359 A.3.4 平均優(yōu)控制理論 365 A.4 附錄A小結 367 附錄B 主要符號說(shuō)明 368 Contents Preface Chapter 1 Introduction 1 1.1 Introduction 1 1.2 The dynamic-optimization status of theoretical thermodynamic cycles 2 1.2.1 Optimal configurations of theoretical heat engine cycles with constant-temperature heat reservoirs 2 1.2.2 Optimal configurations of theoretical heat engine cycles with variable-temperature heat reservoirs 3 1.2.3 Optimal configurations of sequential， combined and multi- reservoir theoretical heat engine cycles 4 1.2.4 Performance limits for theoretical heat engines with a non-uniform working fluid 5 1.2.5 Dynamic-optimization of multistage thermodynamic cycle systems based on Hamilton-Jacobi-Bellman theory 5 1.3 The dynamic-optimization status of theoretical chemical cycles 7 1.3.1 Optimal configurations of isothermal chemical cycles 7 1.3.2 Optimal configurations of non-isothermal chemical cycles 8 1.3.3 Dynamic-optimization of multistage isothermal chemical cycle systems based on Hamilton-Jacobi-Bellman theory 9 1.3.4 Dynamic-optimization of multistage non-isothermal chemical cycle systems based on Hamilton-Jacobi-Bellman theory 9 1.4 The major work and chapters’ arrangement of this book 10 Chapter 2 Dynamic-Optimization of Endoreversible Heat Engines with Constant- Temperature Heat Reservoirs 12 2.1 Introduction 12 2.2 Maximum power output of endoreversible heat engines with generalized radiative heat transfer law and without constraint of compression ratio 12 2.2.1 Physical model 12 2.2.2 Optimization method 15 2.2.3 Analyses for special cases 23 2.3 Maximum power output of endoreversible heat engines with generalized radiative heat transfer law and fixed compression ratio 47 2.3.1 Physical model 47 2.3.2 Optimization method 48 2.3.3 Analyses for special cases 57 2.4 Maximum efficiency of endoreversible heat engines with generalized radiative heat t