秦宛旭，戈延林，陈林根，秦晓勇，夏少军

(海军工程大学动力工程学院，武汉 430033)

Kalina循环是由Alexander I.Kalina于20世纪80年代提出的一类以氨水混合物为工质的热力循环[1-3]。KCS-34循环是Kalina循环的一种，是中低温热源利用的重要循环之一[4-5]。

有限时间热力学分析在经典热力学分析的基础上，考虑了热源和循环工质之间的传热热阻、循环内部过程的不可逆性等更符合工程实际的不可逆性因素，针对不同的热力循环过程进行优化[18-21]。文献[22]明确应用有限时间热力学理论，建立了变温热源不可逆KCS-34循环模型。

有限时间热力学分析中，除了以功率、效率为目标以外，还可以生态学函数、比功率等为目标进行性能分析。生态学函数是由Angulo-Brown[23]于1991年提出一个新的热机性能指标E′=P-T1σ(其中，P为循环净功率，T1为低温热源温度，σ为循环熵产率)。但Angulo-Brown没有注意到能量(热量)与功的本质区别，文献[24]对该性能指标进行了修正，得到E=P-T0σ(其中，T0为环境温度)。

本文在文献[22]的基础上，应用有限时间热力学的理论和方法，分析循环工质氨浓度变化时，循环工质质量流率和蒸发器出口循环工质干度对生态学函数的影响，并对循环净功率、效率与生态学函数三者之间的关系进行对比分析。

1 变温热源不可逆KCS-34循环模型

本文应用的模型详见文献[22]。变温热源不可逆KCS-34循环工作原理如图1所示，其T-s图如图2所示。工作流程如下：一定浓度的氨水混合物1经循环泵增压、低温和高温回热器预热后，在蒸发器中与热源进行热交换，变成高温高压的两相混合物5；……