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Exergy-based efficient ecological-function optimization for endoreversible Carnot refrigerators
Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics ( IF 4.3 ) Pub Date : 2025-03-12 , DOI: 10.1515/jnet-2024-0099
Yanju He 1, 2, 3, 4 , Yanlin Ge 1, 2, 3, 4 , Lingen Chen 1, 2, 3, 4 , Huijun Feng 1, 2, 3, 4
Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics ( IF 4.3 ) Pub Date : 2025-03-12 , DOI: 10.1515/jnet-2024-0099
Yanju He 1, 2, 3, 4 , Yanlin Ge 1, 2, 3, 4 , Lingen Chen 1, 2, 3, 4 , Huijun Feng 1, 2, 3, 4
Affiliation
Based on the definition of exergy-based efficient ecological-function (EEF) proposed in the existing literature, which is the product of energy conversion coefficient-of-performance (ɛ ) and exergy-based ecological-function (E ), this paper will introduce the exergy-based EEF into performance optimization for Carnot refrigerator cycle. Via endoreversible Carnot refrigerator model established in previous literature, expression of the exergy-based EEF of refrigerator is derived based on finite-time thermodynamic theory, relationships of dimensionless exergy-based EEF versus ɛ and cooling load (R ) are studied, and performance differences of refrigerator cycles at the maximum exergy-based EEF, at the maximum E , and at the maximum efficient cooling-load conditions are compared. The results demonstrate that relationships of dimensionless exergy-based EEF versus R and ɛ are parabolic-like ones; in actual design, the refrigerator should be designed at the larger R and ɛ points. When exergy-based EEF is taken as optimization-objective, although R decreases slightly, ɛ is increased, and entropy-generation-rate (σ ) is greatly decreased, so exergy-based EEF does not only reflect the compromise between the R and σ , but also reflect the compromise between the R and ɛ .
中文翻译:
基于用能的内逆 Carnot 冰箱高效生态功能优化
本文基于现有文献中提出的基于用能的有效生态功能 (EEF) 的定义,该定义是能量转换性能系数 (ɛ) 和基于用能的生态功能 (E) 的乘积,本文将基于用能的 EEF 引入卡诺冰箱循环的性能优化中。通过以往文献中建立的不可逆卡诺冰箱模型,基于有限时间热力学理论推导出了冰箱基于用能的 EEF 的表达,研究了基于无量纲的基于用能的 EEF 与 ɛ 和冷却负荷 (R) 的关系,并比较了在最大基于用能的 EEF、最大 E 和最大有效冷却负荷条件下冰箱循环的性能差异。结果表明,基于无量纲用能的 EEF 与 R 和 ɛ 的关系是类似抛物线的关系;在实际设计中,冰箱应设计在较大的 R 和 ɛ 点。当以基于放能的 EEF 作为优化目标时,虽然 R 略有降低,ɛ 增加,熵生成率 (σ) 大大降低,因此基于放能的 EEF 不仅反映了 R 和 σ 之间的折衷,也反映了 R 和 ɛ 之间的折衷。
更新日期:2025-03-12
中文翻译:

基于用能的内逆 Carnot 冰箱高效生态功能优化
本文基于现有文献中提出的基于用能的有效生态功能 (EEF) 的定义,该定义是能量转换性能系数 (ɛ) 和基于用能的生态功能 (E) 的乘积,本文将基于用能的 EEF 引入卡诺冰箱循环的性能优化中。通过以往文献中建立的不可逆卡诺冰箱模型,基于有限时间热力学理论推导出了冰箱基于用能的 EEF 的表达,研究了基于无量纲的基于用能的 EEF 与 ɛ 和冷却负荷 (R) 的关系,并比较了在最大基于用能的 EEF、最大 E 和最大有效冷却负荷条件下冰箱循环的性能差异。结果表明,基于无量纲用能的 EEF 与 R 和 ɛ 的关系是类似抛物线的关系;在实际设计中,冰箱应设计在较大的 R 和 ɛ 点。当以基于放能的 EEF 作为优化目标时,虽然 R 略有降低,ɛ 增加,熵生成率 (σ) 大大降低,因此基于放能的 EEF 不仅反映了 R 和 σ 之间的折衷,也反映了 R 和 ɛ 之间的折衷。