]
(3)
[0028] 式中，τ,= I/TH;当κ = 1的最佳效率时的输出功率，记为=1，计算式为 式⑷，
[0029]
(4)
[0030] 最佳效率时任意总传热系数比值κ的输出功率=1的比值，记为 Pppt，简称为最佳效率的对比输出效率，&_与K的关系式为式（5)
[0031]
(5)
[0032] 其次，以热力系统的单位输出功率设备成本最低原则，选择总传热系数比值κ ; 所述的热力系统的设备成本由高温换热器、低温换热器、膨胀机、液体循环泵和其它辅助设 备的成本构成；以κ = 1和最佳效率ri_时高温换热器的成本σ J1为比较基准的成本单 位，记κ = 1时高温换热器、低温换热器、膨胀机、液体循环泵和其它辅助设备的成本系数 分别为l、a、b、c和d，在κ辛1时，高温换热器的K1不变其，成本也不变，高温换热器的系 数仍为1，并忽略液体循环泵和其它辅助设备的成本系数随κ的变化；热力系统的无量纲 设备成本，记为 〇r，Qpt，K，〇r，Qpt， K= σ。pt，κ/σH=l+alc+bPr，。 pt+c+d;所述的热力系统的单 位输出功率设备成本，记为ω，定义为无量纲设备成本〇upt K与最佳效率的对比输出效率 Pppt的比值，其计算式为式（6)
[0033]
(6)
[0034] 根据单位输出功率设备成本ω方程（6)对总传热系数比值κ求极值，令极值方 程等于0,参见式（7)
[0035]
(7)
[0036] 求得最佳总传热系数比值，记为κ _，计算式为式（8)
[0037]
(8)
[0038] 最佳总传热系数比值κ _的范围为1 < κ _< 2. 5,在缺乏具体工程的a、b、c和 d数值时，推荐的总传热系数比值为在保持最佳效率n _条件下，输出功率Ptjpt^与 κ = 1时热力系统的最大输出功率Pmax，K=1相等的κ值，即卩邮^二卩^^^^导出的最佳 总传热系数比值的数学计算式为式（9)
[0039]
(9)
[0040] 再次，求取对应于等权重法确定的最佳效率η _和最佳输出功率P _的其它最佳 热力参数，这些参数分别是：
[0041] 最佳等效放热温度，记为Τ2，_，计算式（10)为：
[0042]
(10)
[0043] 最佳等效吸热温度T1^pt的计算式为！T1^pt = τ^y(I-Tupt)，式（Ii);
[0044] 最佳吸热率ΦΗ，_的计算式为：Φ H ()pt= P _/ η_，式（12);
[0045] 高温换热器的最佳总传热系数K1,，_计算式为：
[0046] K1,Qpt = Φ Η，"(Th-T1,_)，式（13);
[0047] 低温换热器的最佳总传热系数Κ2，_计算式为：K2 ()pt= κ ^Kypt，式（14);
[0048] 最佳放热率 的计算式为：Φ uPt= K 2,_ (Τ2,_-?Υ)，式（15)。
[0049] 所述的一种热力系统参数优化方法，其特征在于：是一种简化型有限热力分析法， 即以定态热力系统的内可逆热机模型，通过建立能流率平衡方程和高、低温换热器传热流 率方程，导出热力系统的输出功率Ρ、效率η、吸热率ΦΗ、放热率φρ工质的等效吸热温度 T1、工质的等效放热温度T2、以及高温热源温度ΤΗ、低温热源温度IY之间的关系；导出最大 输出功率Pmax和最大输出功率时的效率η。4的数学表达式；具体步骤为：
[0050] (1)建立方程组
[0051] 能流率平衡方程：P = ΦΗ-α\，式（16);
[0052] 高温换热器传热流率方程：ΦΗ= K i (Th-T1)，式（17);
[0053] 低温换热器传热流率方程：〇\= K2(T2-IY)，式（18);
[0054] 内可逆热机模型的特点方程：α/ΦΗ= T2A11，式（19);
[0055] 内可逆热机效率公式：n = I-T2A11，式（20);
[0056] 利用式（16)~（20)的5个方程，以等效放热温度1~2或等效吸热温度T 独立的 中间变量，在已知的条件下，求解出功率P、效率η的数学表达式分别为
[0058][0059] 内可逆循环热机的等效吸热温度T1与等效放热温度T 2关系为[0060]
(23)
[0057]
[0061] (2)求最大输出功率数学表达式
[0062] 利用输出功率P函数式（21)对变量T2求极值方程，
[0063] dP/dT2= 0 (24)
[0064] 获得最大输出功率Pmax时的放热温度T 2，m数学计算式为
[0065]
(25)
[0066] 把式（21)中的T2用式（25)T2，m的关系替换，获得最大输出功率P max的计算式（26)，
[0067]
(26)
[0068] (3)求最大输出功率时的效率数学表达式
[0069] 把式（22)中的T2用式（25)T2，m的关系替换，得最大输出功率P max时的效率计算式 (27)，
[0070] (27)。
[0071] 所述的一种热力系统参数优化方法，其特征在于：通过参数的无量纲和归一化处 理，把不同热源条件的热力系统的各参数之间关系，用无量纲的直角坐标图清晰表示，这些 图包括：无量纲输出功率-效率的π-η图，相对无量纲输出功率-效率的JT广η图，无量 纲的热流率-效率的Φ-η图，无量纲温度-效率的τ-η图，无量纲温度-总传热系数比 值的τ-K图，无量纲输出功率-总传热系数比值的π-κ图，无量纲的热流率-总传热系 数比值的Φ-Κ图，效率-总传热系数比值的η-κ图，以及归一化的对比输出功率-对比 效率1图表示；所述的参数的无量纲，采用无量纲定义式分别为：
[0072]
n r和Pr为自对比参 数，不反映不同κ值的变化；^为相对参数，反映不同K值的差别；
[0073] 所述的图用于表示不同K值的热力系统的输出功率差别和最大输出功 率对应的效率；所述的Π -K图、φ-K图、η-κ图、τ-K用于表示最佳效率时的JT _、 rUpl^ Κ的关系，并用于选择最佳效率时的K opt;所述的Pr1U用于表不等 权重效率的选择作图法；
[0074] 所述的一种热力系统参数优化方法，其特征在于：所述的工质等效吸热温度T1，是 在高温换热器换热过程工质的比焓的差值hu-hu与比熵的差值s U-S1^的商值，即T 1 =〇11，13-\3)八81， 13-81，3)，脚注&、13分别表示过程的起、止；所述的工质等效放热温度1' 2是在高 温换热器换热过程工质的比焓差值h2, b-h2, a与比熵差值s 2,b-s2, a的商值，即T 2 = (h 2, b-h2, a) / (S2，b_S2，a);
[0075] 所述的一种热力系统参数优化方法，其特征在于：所述的高温热源温度，当热源 是以高温气体流供给热能时，高温热源温度Th为高温热源等效温度，是热源的高温气体 流在高温换热器换热过程的比焓的差值hH，b_hH，a与比熵的差值s H，b_sH，a的商值，即T H = (hH,b-hH,aV(sH, b-sH,a)，脚注a、b分别表示过程的起、止；所述的低温热源温度?Υ，当低温热 源是以环境空气流或水流的流体吸收废热时，低温热源温度?Υ为等效低温热源温度，是低 温热源的流体在低温换热器换热过程的比焓的差值hub_hua与比熵的差值Sub-S uJ^商值， 即 Tl= (h L，b-hL，aV(sL， b_sL，a)。
[0076] 本发明所述的一种热力系统参数优化方法的创新点：
[0077] (1)本发明采用简化型有限时间热力分析法，根据热力系统定态模型，直接采用热 流率能量守恒方程、换热器的传热速率方程，推导出热力系统的效率与输出功率的显函数 关系式，显函数；
[0078] (2)根据最大输出功率的效率neA和卡诺热机最大效率η。的两个效率等权重原 贝ij，推荐了热力系统的最佳效率，并通过增加总传热系数比值κ，使热力系统在保持最佳效 率的同时可以获得κ值未调整前的最大输出功率，或更大的输出功率；并提出了单位输出 功率设备成本最小原则，建立了确定低温换热器与高温换热器的最佳总传热系数比值的计 算式，为热力系统的优化设计提供了理论根据；
[0079] (3)本发明给出了热力系统最佳设计的全部热力参数的计算式；
[0080] (4)本发明提出的工质等效吸热温度T1和工质等效放热温度T 2，以及等效热源温 度，使实际热力系统循环分析可以使用内可逆循环热机模型处理，是内可逆循环热机模型 有限时间分析法与工程实际热力系统结合的重要步骤，这个环节是消化移用另一个已申请 发明专利"一种等价热力变换分析法"的研宄成果；
[0081] (5)本发明采用无量纲和归一化处理方法，使热力系统热力参数的优化方法推导 的各参数计算式可以用无量纲参数表示，并可以把计算结果用无量纲参数直角坐标图表 示，使结果有普适意义；
[0082] 本发明的方法，对实际热力系统的优化设计有重要指导作用。
【附图说明】
[0083] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步说明
[0084] 图1本发明实施例的内可逆循环热机热力分析模型Τ-Φ图；
[0085] 图