工程热力学论文
工程热力学课程教学论文
工程热力学课程教学论文1工程热力学课程教学改革与实践的相关概述工程热力学是动力工程、机械工程、能源工程等专业的一门传统的技术基础课程，是资源利用率最大化的一种技术，是我们国家高等教育的重要组成版块。
目前，我们国家对能源利用率的要求越来越高，对环境保护质量也相对提高，工程热力学课程教学改革对提高能源的利用效率起着至关重要的影响作用。
尤其是面对未来生产的发展对能源动力需求迅速增加的趋势,许多相关联的热力工程技术、环境保护技术都需要工程热力学作为其研究的理论基础。
工程热力学是一门综合性比较强的学科，并且在实际的生产与生活中其应用价值极高。
在课程教学与实践过程中教师不容易清晰明了的讲授清楚工程热力学的相关理论知识，学生也不易掌握基本的公式、概念与相关方面的条件。
不仅如此，在实践活动中学生不能够灵活的运用所学的课堂教学知识进行实验，这就大大降低了工程热力学的实际运用价值，削弱了工程热力学的课程教学质量。
工程热力学是一门比较基础的课程，也是建筑环境与设备工程等相关专业学生应当掌握的基础学科，同时也是学生进行研究创新的基本前提。
工程热力学是研究动能、机械能与热能的基本学科，也是研究三者之间关系的重要理论知识，主要讲述三者之间能量的转换趋势与规律。
建筑、机械与其他工业产业利用工程热力学来提高生产效率，提高资源利用率，以此实现降低成本得目标，这也是经济可持续发展的重要保证。
目前我们国家的工程热力学的教学质量亟待提高，教学方式与课程教学内容急需改革，并且其实践过程中的运用效率偏低，这就需要我们针对工程热力学的特征与现状进行课程教学改革，提高其实践效率。
课程教学改革是指在教育体制改革的背景下，课程内容与课程教学方式也应当发生相应的变化。
课程改革的重点应当放在课程实施工作之上，课程的实施依赖课程的教学质量，因此我们必须充分重视课程教学改革的重要性。
随着我国新一轮基础教育课程改革的推进，如何在新课程理念的指导下改革工程热力学课堂教学，把先进的教学理念融入到日常的教学行为之中，已日益成为工程热力学教师和教学研究人员关注和探讨的热点问题。
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中央空调系统的火用分析摘要:依据热力学第二定律的火用分析方法，对空调系统热力学模型中的四个子系统分别进行了火用分析，分析了造成空调系统能量利用率低的根本原因，指出了提高能量利用率的措施。
关键词: 空调系统，热力学分析，火用分析，火用效率，节能1.引言现有的空调系统尽管已经经过了不断改进及完善，但仍然存在许多无法从根本上克服的问题，如：温湿度耦合处理带来的损失、难以适应温湿度比的变化、冷表面滋生霉菌、对流吹风感、盘管送风的噪音以及室内重复安装两套环境调节系统等。
因此继续研发高舒适度、节能、低成本的室内环境调节系统是非常有必要的。
建筑节能已成为全球关注的热点，我国的建筑能耗现已占社会总能耗的20％～30％，空调能耗又占建筑能耗的50％～60％。
不同空调冷热源对空调能耗的影响很大，因此，需要考察冷热源的经济性问题。
如何降低空调系统的能耗，节约能源，传统的热力学第一定律分析方法仅从能量的数量上进行分析，存在着有时不能揭示真正薄弱环节和问题实质的不足。
本文则尝试利用热力学第二定律的火用分析方法，揭示空调系统能量利用过程中存在的真正薄弱环节，提出提高空调系统能量利用率的根本措施。
2.空调系统的热力学模型热力学分析方法在分析中首先要建立实际分析对象的热力学模型。
常规的集中空调系统的热力学模型如图1所示。
从图1中可以看出，常规空调系统可以视为由冷却水、制冷机、空气处理和空调对象四个子系统组成，冷却水系统主要由冷却塔与冷却水泵组成，制冷机系统主要由制冷主机组成，空气处理系统则主要由空气处理机组和冷冻水泵组成，空调对象系统主要由送、回风管道和末端送风装置组成。
图1中各符号的含义如下：1h，2h分别为冷却塔进出口空气的比焓，kJ/ kg；3h，4h分别为冷却水进出口比焓，kJ/ kg；5h, 6h分别为冷冻水供回水比焓，kJ/ kg；7h为新风比焓，kJ/ kg;；8h, 9h分别为空调送、回风比焓，kJ/ kg; 10h为排风比焓，kJ/ kg；acG为进出冷却塔空气质量流量，kg/s；c G 为冷却水质量流量，kg/s；f G为冷冻水质量流量，kg/s；anG为新风质量流量，kg/s；agG为空调送风质量流量，kg/s；avG为排风质量流量，kg/s；1W为冷却塔风机功率，kW；2W为冷却水泵功率，kW；3W为制冷机功率，kW；4W为冷水泵功率，kW；5W为空气处理机组风机功率，kW；6W为末端空气处理设备功率，kW；kQ为冷却塔的散热量，kW；1Q为空调系统冷负荷，kW。
工程热力学在机械工程中的应用
工程热力学在机械工程中的应用工程热力学是一门研究能量转换和能量传递的学科，广泛应用于各个领域，尤其在机械工程中有着重要的应用。
机械工程是利用物理学、材料科学和力学等理论来设计、制造和操作机械设备的学科。
本文将探讨工程热力学在机械工程中的应用。
首先，在机械工程中，工程热力学的最主要应用之一是热力学循环的设计和优化。
热力学循环是指通过热能转换产生功或热效率的过程。
例如，蒸汽轮机使用蒸汽的压力和温度差来产生机械功，从而驱动发电机发电。
通过应用工程热力学原理，可以优化热力学循环的参数，提高系统的能量转化效率。
这不仅可以节约能源，还可以降低机械设备的运行成本。
其次，工程热力学在机械工程中的另一个重要应用是热传导的研究和分析。
热传导是指热的能量通过固体、液体或气体传递的过程。
在机械工程中，热传导的研究对于优化设备的散热系统至关重要。
通过工程热力学的分析，可以确定热源和散热器之间的温度差，从而设计合理的散热系统，确保机械设备的长时间稳定运行。
此外，工程热力学还可以应用于机械工程中热力学参数的测量和控制。
在机械设备中，如何准确测量和控制温度、压力和流量等参数是确保设备正常运行的关键。
工程热力学提供了各种测量和控制方法，例如热电偶、压力传感器和流量计等，可以准确地获取和控制需要的热力学参数。
这对于保护设备的安全和提高设备的性能至关重要。
此外，工程热力学还广泛应用于机械工程中的气体和液体流动分析。
流体力学是研究流动力学性质和流体行为的学科，而工程热力学则提供了研究和分析流体流动行为的基础。
在机械工程中，了解流体流动的特性和规律，对于设计和改进各种液压系统、油气管道以及风力发电机组等设备都至关重要。
通过应用工程热力学的原理和方法，可以模拟和分析不同流动条件下的压力分布、速度分布和温度分布等，从而优化系统设计和提高设备性能。
综上所述，工程热力学在机械工程中的应用非常广泛。
无论是在热力学循环的设计和优化、热传导的研究和分析、热力学参数的测量和控制，还是气体和液体流动的分析，工程热力学都发挥着重要的作用。
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空调的热力学知识随着生活条件的提高,空调也是“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”,在此我粗略的介绍一下空调特别是变频中央空调的知识,及其用到的热力学知识及基本原理。
简单分析一下空调的制热及制冷原理。
家用中央空调(又称为家庭中央空调)是一个小型化的独立空调系统。
在制冷方式和基本构造上类似于大型中央空调。
由一台主机通过风管或冷热水管连接多个末端出风口,将冷暖气送到不同区域,来实现室内空气调节的目的。
它结合了大型中央空调的便利、舒适、高档次以及传统小型分体机的简单灵活等多方面优势,是适用于别墅、公寓、家庭住宅和各种工业、商业场所的暗藏式空调。
家用中央空调技术含量高,拥有单独计费、停电补偿等优越性能,通过巧妙的设计和安装,可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一,是国际和国内的发展潮流。
“变频”采用了比较先进的技术,启动时电压较小,可在低电压和低温度条件下启动,这对于某些地区由于电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的情况,有一定的改善作用。
由于实现了压缩机的无级变速,它也可以适应更大面积的制冷制热需求。
所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。
众所周知,我国的电网电压为220伏、50赫兹,在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。
由于供电频率不能改变,传统的定频空调的压缩机转速基本不变,依靠其不断地“开、停”压缩机来调整室内温度,其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热,并消耗较多电能。
而与之相比,“变频空调”变频器改变压缩机供电频率,调节压缩机转速。
依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的,室温波动小、电能消耗少,其舒适度大大提高。
而运用变频控制技术的变频空调,可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式,使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动,实现了快速、节能和舒适控温效果。
中央空调与普通分体式空调相比较,家用中央空调有着无可比拟的优势,它在室内机、风管式等十几种样式的空调,每种样式又有许多型号相对应,这就给1用户提供了很多选择机会。
2023年化学工程与工艺专业化学工程热力学期末结课论文
2023年化学工程与工艺专业化学工程热力学期末结课论文化学工程热力学是化学工程与工艺专业的重要基础课程之一，研究了化学系统中的能量转化与传递规律以及与热力学有关的热力学循环，对于提高工程设计、工艺控制和能源利用效率具有重要意义。
本论文以2023年为背景，对化学工程热力学的相关理论和应用进行探讨，以期对热力学在化学工程领域的进一步发展提供参考。
一、引言2023年是化学工程与工艺专业迎来新的发展契机的一年。
在全球能源危机背景下，工程师们亟需掌握高效能源利用技术，而热力学正是解决能源转化与利用问题的重要工具。
本论文将介绍化学工程热力学的基本概念和原理，以及其在实际工程中的应用。
二、热力学基本概念1. 系统与界面在热力学中，我们将待研究的物质和能量进行划分，将其称为系统。
系统可以是封闭的，也可以与外界有能量或物质的相互作用。
系统的边界与外界相交处称为界面，可以是实际物体的表面，也可以是想象出来的虚拟界面。
2. 热力学状态与状态函数系统在不同的条件下具有不同的热力学状态，比如温度、压力、物质组成等。
与热力学状态相关的物理量称为状态函数，如内能、焓、熵等。
三、热力学循环热力学循环是指一系列经过一定过程的热力学系统，在最后回归原始状态的过程。
在化学工程中，热力学循环被广泛应用于能源转化与利用中。
1. 卡诺循环卡诺循环是热力学中的一个理想化过程，它由两个在等温和绝热条件下进行的可逆过程组成。
卡诺循环对于研究热力学效率和节能有着重要的作用。
2. 布雷顿循环布雷顿循环是一种实际工程中广泛应用的热力学循环，用于从热源提取能量并产生功。
其基本原理是利用介质在不同温度下的相变来实现能量转换。
四、化学工程中的热力学应用1. 反应热力学反应热力学研究化学反应中的能量变化和热力学平衡。
通过分析反应热力学，可以确定化学工艺中反应的热效应，进而指导反应条件的选择和过程的优化。
2. 热力学循环在能源利用中的应用热力学循环被广泛应用于化工领域中的能源利用，如燃烧过程、蒸汽动力系统、制冷系统等。
论工程热力学和传热学在机制专业的应用以及发展趋势
综述工程热力学和传热学在机制专业应用及发展趋势工程学院10机制4班关德彪30510403 摘要：工程热力学是热力学最先发展一个分支，它关键研究热能和机械能和其它能量之间相互转换规律及其应用，是机械工程关键基础学科之一。
而传热学是研究热量传输规律，研究不一样温度物体或同一物体不一样部分之间热量传输规律学科。
在机件冷、热加工过程中包含有大量复杂热传输过程。
Abstract: Engineering thermodynamics is one of the earliest development branch of thermodynamics, It mainly studies the heat energy and mechanical energy and other energy between the rule of their conversion to each other and their applications, is one of the important basic subject of mechanical engineering. And heat transfer is a subject which studys of heat transfer law, and the heat transfer law between the object with different temperature or different parts of the same one. In parts of the cold and hot working process contains a large number of complex heat transfer process.关键词：工程热力学传热学应用发展1、什么是工程热力学和传热学工程热力学是热力学工程分支，也是热力学最先发展一个分支，它关键研究能量转换，尤其是热能转化成能规律和方法，和提升转化效率路径。
2021工程热力学论文(独家整理范文6篇)范文3
2021工程热力学论文（独家整理范文6篇）范文 工程热力学主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时，系统与外界相互作用的学科，以下就是为大家介绍的工程热力学论文范文，希望对大家有所参考作用。
工程热力学论文独家整理范文6篇之第一篇：浅析电磁炉中电能与热能的转化 摘要：高中物理知识当中涉及到了电能与热能两个方面，电能与热能的原理在实际生活当中非常常见，而且应用非常广泛。
电能与热能之间的转化更是成为了一种研究的主要对象，比如电磁炉发挥功用就是通过将电能转化成热能实现的，本文主要对此作了详细介绍。
关键词：高中物理；电能；热能；转化； 高中物理中的电能是指电在各种形式下之下做功的时候所产生的能，平常也被称之为电功。
物理中将电能分为了直流以及交流两种，两种电能之间可以发生转化。
热量可以被称之为热量以及能量，是生命的能源。
实际生活当中随处可以见到能量，即热量，热能可以通过电能转化而来。
一、电磁炉的工作原理 从电磁炉的作用可以看出，它本身在厨具市场中的地位还是相当高的。
原因就是电磁炉是一种现代社会中的新型灶具。
通常在实际生活当中比较常见的烹饪方式是明火。
而电磁炉一改这种形式，利用磁场感应电流的加热原理进行烹饪。
电磁炉当中安装了电子线路板，这些电子线路板会组成交变磁场。
如果在烹饪的时候将铁质的灶具放到了电磁炉上面的时候。
灶具中包含的切割交变磁力线会开始发挥作用，主要的表现就是在锅具的底部金属部分上面产生一种非常明显的交变电流，常常也被叫做涡流。
这里可以详细叙述一下涡流的作用。
涡流能够让灶具中的铁分子发生高速度的，但是没有规则的运动。
这些铁分子在运动的过程当中，会发生很大程度的碰撞和摩擦，进而产生热能。
所以在实际生活当中，电磁炉本身所具备的热量即热源就是来自于灶具底部，而并不是电磁炉本身在发热，进而传导给了锅具的。
而且从实际调查数据可以发现，电磁炉所具备的热效率要比一般灶具的效率高出很多，甚至高达一倍左右，热能可以让器具本身发热，而且是自行发热，这样的热能用来烹饪食物完全足够了。
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后的焓值是相等的。由热力学第二定律可得稳流开系的熵方程： （7） 稳流条件时，系统的熵变;由于绝热，熵流，又，则节流阀的不可逆熵 产可以表示为： （8） 由于理想气体，且节流前后温度不变，故节流阀的损失可以表示 为： （9） 1.2膨胀机分析 节流阀虽然可以满足工艺要求，但是蕴藏在高压燃气中的压力和温度 不能得到合理利用。能量回收装置—透平膨胀机利用气体体积膨胀向 外输出机械功，在气体温度降低过程中获得冷量，可显著减少过程 损，对节约能源和提高燃气管道效率有重大意义。 膨胀机平衡方程为： （10） 式中：为膨胀机的输出功。 考虑稳流工质的焓表达式，其损可表示为： （11） 式中：为膨胀机的绝热效率。 效率为： （12） 2 实例与数据分析 以南方某城市门站为研究对象，选取夏、冬季代表性工作日，对其运行 参数进行计算分析。 2.1 基础数据处理 2.1.1 气源的物性参数（详见表1）
表1 天然气组分及摩尔分数表 %
组分 摩尔分 96.12 1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ37 0.26 0.12 1.65 0.48
数 2.1.2 门站的运行参数 该站8:00开机，22:00关机，输气量34000，每隔2h对站内运行参数（进 出口温度、压力等）进行1次记录。用绝热率为85%的透平膨胀机代替原 有流程中得节流阀，在进站温度、压力不变的条件下，完成相同的调压 任务，使出战压力稳定在2.50Mpa。整理后的数据详见表2：
际能量系统中不可避免地存在着摩擦、温差等，会引起能量品质的贬 值，产生损。将损的概念应用于能量系统可得平衡方程：体系中的 增量=进入体系的—离开体系的—体系中的损失；效率=体系 输出的有效／体系输入的有效。运用和损失的概念，对能量利 用和转化过程中的传递、转化、利用、损失等进行热力学分析，可揭 示出能量利用体系中损失的部位、大小和原因，为改善过程的能量利 用效率指出方向和途径。 1 调压过程的分析 燃气调压过程的分析基于以下假设而展开：流动工质为理想气体；研 究对象为稳定流动开口系统，且与外界绝热；在所研究的范围内，在常 数。从给定的进口状态到出口环境状态的稳定物流的焓为： （1） 则单位质量温度物流的比焓为： （2） 忽略稳定流动工质的宏观动能和位能，则稳定的就仅考虑焓一种形式 的能量的，即： （3） 根据热力学熵的关系式可得焓为： （4） 其中：为压力，为温度。 1.1节流阀分析 传统节流调压方法中，设管道伴热输入的热量为，进入系统的 为，离开系统的为，损失为，则根据效率的定义可得该过程的 效率为： （5） 节流阀的损为： （6） 节流阀膨胀是一个典型的不可逆过程，忽略势能和动能的变化，节流前
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目录太阳能热机发电 (2)前言 (2)一、太阳能发电类型 (2)1.1. 太阳光发电（亦称太阳能光发电） (2)1.2. 发电（亦称太阳能热发电） (2)二、太阳能热机发电原理 (2)2.1.能热机发电系统 (2)三、热力学分析 (3)四、前景展望 (9)太阳能热机发电前言太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的亲睐，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。
而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电。
一、太阳能发电类型1.1.太阳光发电（亦称太阳能光发电）太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。
它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
1.2.发电（亦称太阳能热发电）太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。
一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。
另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。
今天我们主要来看一下太阳能热能发电的第二种情况——通过热机发电。
二、太阳能热机发电原理2.1.能热机发电系统2.1.1.太阳能蒸发器太阳能真空管、联集箱、导管、控制阀、安全阀、保温箱体、冷却器；热机（活塞式发动），主要包括发动机箱体、活塞、连杆、曲轴、进排气阀、控制凸轮、发电机等。
2.1.2.原理太阳能集热器内装有介质，集热管吸收太阳辐射使介质蒸发，产生高温高压蒸汽，这种高温高压蒸汽经管路进入热机，热机曲轴连接着活塞，高压蒸汽的膨胀使活塞通过连杆对曲轴做功，曲轴的一端连接发电机，发电机随曲轴同步旋转，产生电流。
热机在进气阀和排气阀的作用下使高温蒸汽变为低温低压蒸汽，并通过排气阀排出，排出的蒸汽的温度仍然很高，需要进入冷却箱冷却成液体，液体进入注射阀，补压进蒸发器回用。
所以说，其实太阳能热机发电其实就是简单的将太阳能转化为热能之后利用热机将热能转化为机械能最终转化为电能。
所以说我们要想更加高效率的利用太阳能最好的方法意一是：在根本上增加光能的吸收效率，但这与热力学知识无关我们不做探讨。
二是提高热能的利用效率。
三、 热力学分析就最原始的动力的循环可知所以，如果我们想要提高热能的利用率，我们就要增加净功量——即增加热能的吸收，即降低q1。
net t 11w q η=<有最原始的热力学分析我们可以简单地得出，如果要提高热机效率，原则上必须增加热量的输出，降低热量的流失，（即火用的升高，火无的降低。
）所以我们在进行太阳能利用时可以寻找新的材料，提高热能的吸收。
而另一个途径就是降低热量的流失，就此我们不妨看一下卡诺循环，以此来了解一下理想气体提高热效率的途径有哪些。
T 1 失去Q 1– Q 2T 2 无得失热机净输出功W net = Q 1– Q 2 net 12233441w w w w w ----=+++1g 1212111R T p w p κκκ--⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎢⎥⎣⎦讨论：第二类永动机不可能实现由卡诺循环我们可以很明显的看出提高热机效率的方法：提高吸热环境的温度，降低放热环境的温度。
但是在实际应用中还用很多因素影响热机效率：但是在实际应用中提高吸热环境的温度和降低放热环境的温度几乎无法实现，或者在实现过程中热损失与热效率的提高已不成正比，所以在太阳能热发电领域更多的在研发不同的发热发电系统，下面我们就看一下塔式发电系统的热损失和火用效率吧！2.6两种腔式吸热器的性能比较改良型腔式吸热器具有良好的热力学性能,相比于一般的吸热器而言,其辐射和对流换热损失较小。
因此，我们选取25kW碟式斯特林太阳能热发电系统中常用的圆柱形吸热器，与这种新型的腔式吸热器进行了性能比较。
2.6.1热损失我们根据表2.1提供吸热器的参数，分别计算出改良半球形吸热器与普通圆柱吸热器的热损失，计算结果如表2.4、2.5所示。
改良半球形吸热器的优点就是随着吸热器内表面积的增大，整个吸热器体积将增大，进入采光口的光线将在吸热器内进行多次反射，有助于减小吸热器的辐射热损失；并且随着吸热器体积将增大，进入吸热器内部的空气会增多，而吸热器内部的温度场将趋于均匀，有助于减小吸热器的对流换热损失。
在系统聚光比已定的情况下，腔式吸热器的开口面积就已确定。
因此，吸热器内表面积与开口面积的比值将决定吸热器内表面积的大小，也是影响改良型腔式吸热器吸热性能的关键性因素。
如表2.4所示，随着腔式吸热器内表面积与开口面积比值（Aw/Al)的增大，改良半球形腔式吸热器的对流换热损失呈逐渐减小的趋势，但减小的趋势则越来越缓慢。
而普通圆柱形腔式吸热器的对流换热损失则呈一定比例明显增大。
另外，从表2.5可以看出随着吸热面积与开口面积比值的增大，改良半球形吸热器的辐射热损失同样逐渐减小，其减小的趋势也呈放缓状，而普通圆柱形吸热器的辐射热损失则是稍有增大。
这是由于随着改良型腔式吸热器体积的增大，进入到吸热器内部的空气会增多，其内部温度场的分布会越来越均匀，而由温度分布不均那部分引起的热损失就会越来越小，所以随着腔式吸热器内表面积与开口面积比值的增大，改良型腔式吸热器的热损失就会呈现以上的趋势。
从图2.5中可以看到改良型腔式吸热器的热损失远小于普通圆柱形腔式吸热器，只有普通圆柱形腔式吸热器的一半左右，并且随着吸热器内表面积与开口面积的比值（Aw/Al)的增大，两者的差距逐渐增大。
当（Aw/Al)为8时，改良型腔式吸热器的对流热损失和辐射热损失分别为普通圆柱形吸热器的56.3%和38.6%，而这两种热损失之和只有普通圆柱形的40%。
由此可以证明改良型腔式吸热器相比普通圆柱形腔式吸热器具有更好的热力学性能。
随着吸热器内表面积与开口面积的比值（Aw/Al)的增大，改良型腔式吸热器的吸热性能逐渐提高，但随着腔式吸热器体积的增大，其造价也越来越高，因此（Aw/Al)这一比值应控制在一定的范围内。
如图2.5所示，当（Aw/Al)从4增长到8的阶段，改良型腔式吸热器的热损失曲线呈现明显下降的趋势，但当（Aw/Al)大于8后，改良型吸热器的热损失曲线基本趋于水平，说明进一步增加内表面积对总热损失的减小贡献很少。
因此，从经济性角度考虑，本文建议（Aw/Al)应控制在6~8之间。
火用效率有限时间热力学是经典热力学的延伸和推广，是现代热力学理论的一个新分支，主要研究非平衡系统在有限时间中能流和熵流的规律。
应用有限时间热力学理论分析了腔式吸热器的火用效率与碟式聚光器的聚焦比。
根据式(2.37)可以计算出改良型腔式吸热器的火用效率与聚光比、吸热器的壁面温度的关系,计算结果如图2.6和2.7所示,式中各参数的数值见表2.1。
如图2.6所示，改良型腔式吸热器的火用效率并不是随着腔式吸热器壁面温度的升高一直增大，而是呈抛物性状，存在着一个极大值,过了这个极大值点腔式吸热器的火用效率会随着温度的升高而降低。
另外,碟式聚光器的聚光比也会影响腔式吸热器的火用效率。
随着聚光比的增大,腔式吸热器的火用效率会随之升高,但增长的幅度在逐步减小。
并且随着聚光比的增大，腔式吸热器的火用效率曲线会趋于平缓，其稳定性会有所提高。
不过虽然随着聚光比的增大腔式吸热器的火用效率会升高,但聚光器的火用效率却会逐渐降低。
因此，碟式聚光器的聚光比并不是越大越好，而是要根据整个系统的工作温度选取合适的聚光比，保证聚光器和腔式吸热器都在效率较高的范围内运行，这样才能得到最优的系统效率。
图2.7对比改良半球形腔式吸热器与普通圆柱形腔式吸热器的火用效率。
从图上可以看出改良半球形腔式吸热器的火用效率明显高于普通圆柱形吸热器，随着温度的升高，两者的差距在逐渐拉大。
普通圆柱形吸热器的最高效率只有不到60%，而改良半球形吸热器却能达到65%以上。
并且改良半球形腔式吸热器的火用效率曲线更为平缓，不会因为温度的起伏产生较大的波动,这说明改良半球形腔式吸热器性能更为稳定，对系统稳定的输出电能有很大的帮助。
另外，本文所选取的25kW碟式斯特林太阳能热发电系统中腔式吸热器的工作温度为1056K，如图2.7所示在此温度时，普通圆柱形腔式吸热器的火用效率已经处于最高峰，说明其优化潜力很小，即使优化了碟式聚光器提高了效率，系统总体的效率也可能因为腔式吸热器效率的降低而不升反降。
反观改良半球形腔式吸热器其工作温度距峰值温度还有一段的空间，其优化潜力较大，对碟式聚光器进一步改良提高效率有很大的意义。
由此我们可见塔式发电系统火用的提高主要在于吸热装置提升热效率，此外还有蝶式发电系统等，但其火用的提高大都在于吸热腔式的改进，而在热机这一方面还由于条件限制还难以实现，但不得不说太阳能发电的前景十分广阔，还用太多的路要走，有太多的问题等待我们的开发。
四、前景展望在将来，随着化石资源的逐渐枯竭，太阳能发电肯定会成为最主要的能源供给形式，市场需求巨大。
但是，在化石资源短缺尚不严重的今天，太阳能发电还只能作为一种小规模的补充形式存在，适用于不计投资回报的国防哨所及无法正常通电的边远山区、公路隧道、通信差转站、水文观测站、环境检测站等场所。
据估算，煤炭资源的可开采年限还有40-50年，天然气的可开采年限还有60-70年，石油的可开采年限还有不到40年时间，核能资源的可开采年限还有60年左右。
随着可开采年限的临近，各种资源的产出能力会逐渐缩小，在今后20年以后左右的时间，寻求新能源的需求将增长强劲。
同时，随着技术进步，太阳能材料也会降低成本，甚至会发现新的太阳能材料，届时太阳能产业必将迎来急剧增长的大好局面。