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 出版時(shí)間： 2018年版 內(nèi)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(duì)工程界和人類社會(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(zhuǎn)換循環(huán)與系統(tǒng)開展了動(dòng)態(tài)優(yōu)化研究，獲得了不同優(yōu)化目標(biāo)下的優(yōu)構(gòu)型。《不可逆循環(huán)的廣義熱力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化》匯集著者多年研究成果，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(xiàn)狀。第2~8章分別對(duì)恒溫?zé)嵩磧?nèi)可逆熱機(jī)循環(huán)、變溫?zé)嵩礋釞C(jī)循環(huán)、具有非均勻工質(zhì)的熱機(jī)性能界限、多級(jí)熱力循環(huán)系統(tǒng)、化學(xué)機(jī)循環(huán)、多級(jí)等溫化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)、多級(jí)非等溫不可逆化學(xué)機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化(優(yōu)構(gòu)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(zhuǎn)換循環(huán)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題的統(tǒng)一方法以及普適研究結(jié)果。《不可逆循環(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(tǒng)一性、優(yōu)化方法的通用性和優(yōu)化結(jié)果的普適性，終實(shí)現(xiàn)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(xiàn)狀 2 1.2.1 恒溫?zé)嵩蠢碚摕釞C(jī)循環(huán)優(yōu)構(gòu)型 2 1.2.2 變溫?zé)嵩蠢碚摕釞C(jī)循環(huán)優(yōu)構(gòu)型 3 1.2.3 串接、聯(lián)合和多熱源理論熱機(jī)循環(huán)優(yōu)構(gòu)型 4 1.2.4 具有非均勻工質(zhì)的理論熱機(jī)性能界限 5 1.2.5 基于HJB理論的多級(jí)熱力循環(huán)系統(tǒng)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(xiàn)狀 7 1.3.1 等溫化學(xué)循環(huán)優(yōu)構(gòu)型 7 1.3.2 非等溫化學(xué)機(jī)循環(huán)優(yōu)構(gòu)型 8 1.3.3 基于HJB理論的多級(jí)等溫化學(xué)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 9 1.3.4 基于HJB理論的多級(jí)非等溫化學(xué)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 9 1.4 本書的主要工作及章節(jié)安排 10 第2章 恒溫?zé)嵩磧?nèi)可逆熱機(jī)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(guī)律下壓比約束下內(nèi)可逆熱機(jī)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(guī)律下給定壓比的內(nèi)可逆熱機(jī)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(guī)律下給定輸入能的內(nèi)可逆熱機(jī)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(jié) 124 第3章 變溫?zé)嵩礋釞C(jī)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(nèi)可逆熱機(jī)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?zé)嵩床豢赡鏌釞C(jī)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(jié) 138 第4章 具有非均勻工質(zhì)的熱機(jī)性能界限 139 4.1 引言 139 4.2 線性唯象傳熱規(guī)律下非均勻工質(zhì)非回?zé)岵豢赡鏌釞C(jī) 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(shù)值算例與討論 146 4.3 線性唯象傳熱規(guī)律下非均勻工質(zhì)非回?zé)?不可逆熱機(jī)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(shù)值算例與討論 153 4.4 具有非均勻工質(zhì)的一類理論熱機(jī)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(yīng)速率方程和熱阻模型下優(yōu)化結(jié)果的比較 163 4.5 本章小結(jié) 164 第5章 基于HJB理論的多級(jí)熱力循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 166 5.1 引言 166 5.2 普適傳熱規(guī)律下多級(jí)不可逆熱機(jī)系統(tǒng)最大輸出功率 166 5.2.1 系統(tǒng)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(shù)值算例與討論 179 5.3 普適傳熱規(guī)律下多級(jí)不可逆熱泵系統(tǒng)耗功率最小優(yōu)化 197 5.3.1 系統(tǒng)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(shù)值算例與討論 207 5.4 本章小結(jié) 211 第6章 化學(xué)機(jī)循環(huán)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 213 6.1 引言 213 6.2 有限高勢(shì)庫(kù)等溫內(nèi)可逆化學(xué)機(jī)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(shì)庫(kù)等溫不可逆化學(xué)機(jī)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(kù)等溫內(nèi)可逆化學(xué)機(jī)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(shù)值算例與討論 234 6.5 基于LIT的有限高勢(shì)庫(kù)非等溫內(nèi)可逆化學(xué)機(jī)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(jié) 246 第7章 基于HJB理論的多級(jí)等溫化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 248 7.1 引言 248 7.2 線性傳質(zhì)規(guī)律下多級(jí)等溫不可逆化學(xué)機(jī)系統(tǒng)最大輸出功率優(yōu)化 249 7.2.1 系統(tǒng)建模與特性描述 249 7.2.2 優(yōu)化方法 255 7.2.3 數(shù)值算例與討論 260 7.3 擴(kuò)散傳質(zhì)規(guī)律下多級(jí)等溫不可逆化學(xué)機(jī)系統(tǒng)最大功率輸出優(yōu)化 271 7.3.1 系統(tǒng)建模與特性描述 271 7.3.2 優(yōu)化方法 273 7.3.3 數(shù)值算例與討論 275 7.4 線性傳質(zhì)規(guī)律下多級(jí)等溫內(nèi)可逆化學(xué)泵系統(tǒng)耗功率最小優(yōu)化 278 7.4.1 系統(tǒng)建模與特性描述 278 7.4.2 優(yōu)化方法 281 7.4.3 數(shù)值算例與討論 282 7.5 本章小結(jié) 287 第8章 基于HJB理論的多級(jí)非等溫不可逆化學(xué)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 288 8.1 引言 288 8.2 基于Lewis相似的單級(jí)非等溫不可逆化學(xué)機(jī)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(shù)值算例與討論 296 8.3 基于Lewis相似的多級(jí)非等溫不可逆化學(xué)機(jī)系統(tǒng)最大輸出功率 299 8.3.1 系統(tǒng)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(jí)非等溫不可逆化學(xué)機(jī)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(shù)值算例與討論 311 8.5 基于LIT的多級(jí)非等溫不可逆化學(xué)機(jī)系統(tǒng)最大輸出功率 314 8.5.1 系統(tǒng)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(jié) 319 第9章 全書總結(jié) 321 參考文獻(xiàn) 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(shù)極值優(yōu)化 347 A.2.2 僅含等式約束函數(shù)極值優(yōu)化 348 A.2.3 含不等式約束函數(shù)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(guī)劃 359 A.3.4 平均優(yōu)控制理論 365 A.4 附錄A小結(jié) 367 附錄B 主要符號(hào)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