制冷技术已广泛应用于许多领域,而制冷循环理论研究是制冷技术研究中的重要课题之一。一些学者已应用最优控制论探索了制冷循环的优化性能。在大部分制冷场合,一般只要使用单级制冷系统。而当制冷空间与环境间的温度跨度较大且热漏又不可避免时,则需使用联合制冷系统。关于串接联合制冷循环已有不少研究,而对于并接联合制冷循环的研究却较少。对后者而言,探索热漏等对循环性能的影响既必要且具有重要价值。另一方面,磁制冷由于具有高效率、无污染等特性而成为一项极具前景的制冷技术,而磁制冷循环理论的研究也倍受关注。在目前磁制冷循环的研究中,已设外部热源的温度为常数。事实上,热源的热容量一般都是有限的。因此,开展变温热源磁埃里克森制冷循环优化性能特性的研究是很有意义的。第一章概述制冷技术的发展。第二章建立了新型两级并接联合制冷循环。新模型考虑了有限速率热传导和热漏等因素的影响。应用最优控制论,导出了系统主要性能参数的数学表式,计算了系统在非零制冷率下的最小总功率输入,并优化了工质在等温过程中的温度,详细讨论了制冷循环系统热交换面积的优化匹配。第三章建立了受外部热源有限热容、热阻、固有回热损失、附加回热损失和工质内不可逆性等影响的不可逆磁埃里克森制冷循环新模型。基于顺磁材料的热力学方程,研究了循环的性能特性,导出了制冷率与制冷系数及制冷率与功率输入间的优化方程,进而获得最大制冷率及其它相应的性能参数,并讨论、评估了循环的优化工作区间。本论文所得结论比相关文献中的结论更接近于实际制冷机的性能特性,有助于制冷机的优化设计和性能改善。
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