ارزیابی سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر بر اساس معیار توان بیشینه در ترمودینامیک زمان محدود

Abstract

یکی از مهم‌ترین دستاوردهای کارنو ایجاد یک محدودیت برای موتورهای حرارتی بوده است، این محدودیت، معیاری برای سنجش و مقایسه عملکرد موتورهای حرارتی است. ترمودینامیک کلاسیک به‌صورت جامع به فرایندهای برگشت‌پذیر و تعادلی می‌پردازد، اما اثرات پدیده‌های انتقال را نادیده می‌گیرد، درحالی‌که فرایندهای واقعی برگشت‌ناپذیر و دارای محدودیت‌های زمان و اندازه هستند، نکته دیگر این است که همه‌ی فرایندهای واقعی، برگشت‌ناپذیر هستند. از سوی دیگر ارتباط بسیار نزدیک ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت باعث شده است، ترمودینامیک از تحلیل تئوری به سمت تحلیل جامع و حقیقی حرکت کند. در این مطالعه به تحلیل سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر در ترمودینامیک زمان محدود پرداخته‌ شده است. سیکل ترکیبی مورد مطالعه از دو سیکل برگشت‌پذیر داخلی و سه منبع حرارتی تشکیل‌شده است. برگشت‌ناپذیری در مرزهای سیستم، بین زیرسیستم‌ها، منابع و چاه حرارتی اتفاق افتاده است. با حل معادلات جبری توان کل بی‌بعد و بازده بر حسب متغیرهای بی‌بعد بدست ‌آمده است، برای حل معادلات جبری از کد نویسی نرم‌افزار متلب استفاده ‌شده است. درنهایت بازده حرارتی و توان کل بی‌بعد به صورت تابعی از دمای منابع حرارتی، دمای سیال عامل و هدایت‌ حرارتی بدست ‌آمده است. همچنین اثرات هر یک از متغیرهای بی‌بعد تعریف‌شده نسبت به توان کل بی‌بعد و بازده مورد بررسی قرارگرفته است. در این پژوهش از مطالعه پارامتری به‌ عنوان معیاری برای بهبود سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر در ترمودینامیک زمان محدود استفاده‌شده است. علاوه بر این، نتایج بهینه سازی نشان داده است که بیشینه توان کل بی‌بعد و بازده حرارتی مرتبط به آن به ترتیب برابر با 0.086102 و %47.81 است.