空间动力装置用内可逆Brayton循环功率优化

作者：王倓; 戈延林; 陈林根^*; 冯辉君

来源：热力透平, 2022, 51(01): 8-64.

DOI：10.13707/j.cnki.31-1922/th.2022.01.002

• 空间用内可逆闭式Brayton循环
• 功率
• 热导率分配
• 压比
• 有限时间热力学

应用有限时间热力学理论，建立了空间动力装置用内可逆闭式Brayton循环模型，导出了功率和热效率的表达式。采用数值计算的方法，首先在给定高温侧和中间侧换热器有效度的情况下，分析了循环各参数对功率最优性能的影响；然后在给定整个装置3个换热器的总热导率情况下，将功率作为优化目标，对换热器热导率分配进行了优化，得到了循环的最大功率，进一步优化低温热源温度，得到了二次功率最大值，分析了循环各参数对最大功率最优性能的影响。结果表明：存在一个最佳的低温热源温度和一对最佳的热导率分配，使二次功率达到最大；随着高温热源温度的增加，最大二次功率对应的最佳低温热源和最佳热导率增加；随着空间环境温度的减小和换热器总热导率的增加，最大二次功率对应的最佳低温热源和最佳热导率都减少。所得结果对实际空间动力装置的设计优化有一定指导作用。

• 单位
  机电工程学院; 武汉工程大学