传热和内部不可逆性对太阳能热机循环性能的影响

传热和内部不可逆性对太阳能热机循环性能的影响

一、传热和内不可逆性对太阳能热机循环性能的影响(论文文献综述)

刘洪涛[1](2021)在《槽塔结合的太阳能辅助燃煤系统耦合机理与运行特性研究》文中研究说明在我国现阶段能源结构中,燃煤发电仍是主要电力来源,并因此导致污染物及温室气体排放等问题。二〇三零年碳排放达峰目标对我国能源清洁低碳安全高效利用及能源结构的进一步优化提出新的要求。目前我国燃煤发电机组主要为大容量、高参数机组,各项指标处于世界先进水平,经超低排放改造污染物排放水平已经较低,从机组内部进行节能减排潜力有限。利用太阳能光热资源与燃煤发电机组进行互补耦合是进一步降低燃煤消耗与碳排放,提升可再生能源比例的有效途径。同时,通过共享高效率的动力、发电设备可降低太阳能利用成本,提高太阳能发电效率。本课题以槽塔结合太阳能辅助燃煤发电系统为研究对象,探索槽塔结合太阳能辅助燃煤发电系统的耦合机理与运行特性,主要研究进展和研究结论如下:首先,针对典型的槽塔结合太阳能辅助燃煤发电系统的组成建立了定日镜场,塔式吸热器,槽式集热场,储热系统和动力系统模型,并根据公开文献中的定日镜参数对定日镜场布置及效率计算进行了验证,作为后续研究的基础。其次,分析了四种不同耦合方法的槽塔共同辅助燃煤发电系统的光热转换、传递的热力特性,相对于单独槽式或塔式太阳能辅助燃煤发电系统,不仅可以显着提高系统安全运行约束条件下的太阳能集成份额,而且可以通过槽式集热场和塔式集热场串联分段集热,减小换热过程中温差导致的(火用)损,达到能量梯级利用,提高能量利用效率的目的。在相同的太阳能集热场投资成本下,槽式集热系统和塔式集热系统串联收集太阳热能分段加热换热流体,高温熔融盐分级放热的耦合方式中可比单独槽式或塔式太阳能辅助燃煤发电系统煤耗率降低1.58~4.21g/kWh,收集到可供系统利用的太阳能(火用)提升6.67~10.62%。再次,研究了两种太阳能引入对耦合系统热力过程的影响机理,得到了不同负荷条件下两股太阳能的最大耦合量及系统效率、煤耗率、太阳能发电效率等热力性能变化规律,观察了典型条件下耦合系统的日运行特性。以某600MWe超临界机组为例,在100%,75%和50%负荷下,随第一级高压加热器中给水抽取比例增加从0到100%,安全范围内再热蒸汽最大抽取比例分别从35.0%增加到42.4%,从33.6%增加至38.3%,从34.7%提高到38.0%,再热蒸汽可吸收的最大太阳能分别提升了 24.2MWth(28.5%),11.4MWth(19.9%)和 5.5MWth(14.1%),系统标准节煤率分别提升了 13.2g/kWh,10.6g/kWh和9.0g/kWh。然后,建立了模型预测控制方法,研究了太阳辐照、电负荷波动影响下复杂能量系统的运行参数和能量调度优化方法。利用预测天气负荷及电站负荷需求结合运行参数的安全约束条件,以最低累计煤耗为目标函数对耦合系统在典型条件和10天连续多变条件的运行参数进行优化,通过与常规标准控制方法比较分析该运行控制方法的优势和实现途径,并分析了预测误差、储热容量和太阳能集热场规模对该控制方法适用性的影响。与原燃煤电站相比,标准控制方法下耦合系统在典型日平均煤耗率降低了 13.4g/kWh,可节约156.6吨燃煤,在模型预测控制方法下平均煤耗率比标准控制进一步降低了 1.8g/kWh(13.6%),多节省燃煤21.3吨。在连续10天的运行中,模型预测控制的耦合系统平均煤耗率降低了14.8g/kWh,节省燃煤量1898.4吨,比标准控制方法下提高了 20.3%。通过对系统优化行为的观察发现,模型预测控制方法相比于标准控制改进耦合系统的全局性能的方法主要在于(Ⅰ)在太阳辐照充足时,通过干预槽式集热器运行合理调度冷罐熔融盐的流量,提高太阳能的全局利用效率(Ⅱ)逐步耦合太阳能以减小对系统效率的影响,提高系统全局发电效率。考虑5%-20%预测误差时,耦合系统10日内节煤量减少了 1.07%~1.93%。该方法在不需要对系统增加额外投资的条件下改善了运行性能,可为包含多种能量源的综合能源系统运行提供参考。最后,研究了多热源耦合系统的一般性模型,通用集成方法及热力性能分布规律。在有限时间约束下考虑了系统内部和外部不可逆性,利用无量纲参数表示了多热源耦合系统在最大输出功率下的集成方法,以双热源耦合系统为例研究了耦合系统输出功率和效率的分布规律,结果表明在最大功率输出点周围四个区域系统的功率与效率表现出不同的变化趋势。针对耦合热源温度的影响研究表明,随着耦合热源的引入及其温度升高,在案例系统中效率下降了最大2.25%,第一热源份额降低了 10.40%以上。随外不可逆性升高,系统最大输出功率降低,同时对第一热源能量需求增加,在第二热源温度较高的情况下,系统性能对外不可逆性更敏感,对内不可逆性敏感度差别不大,较高内不可逆性导致最大功率时第二吸热温度升高及热源优选耦合温度范围缩小,且系统的输出功率和效率均下降。针对四个具体的太阳能辅助燃煤发电系统的案例研究表明,两个塔式太阳能辅助燃煤发电系统中最大功率时太阳能耦合温度分别为265.56℃和253.76℃,兼顾输出功率与效率的耦合点在第一级高压给水加热器以上,槽式太阳能辅助燃煤发电系统中所得温度分别为221.80℃和221.70℃,可考虑第二级高压给水加热器以上的耦合点。该研究可为多种热源耦合的复杂能量系统集成提供参考。

戴东东[2](2019)在《基于斯特林循环的能源系统热力学分析及优化》文中提出随着科学技术和生态文明的进步,人类越来越重视环境的保护和能源的可持续发展。化石燃料的燃烧对环境造成了很大的危害,人类在不断探索清洁能源以及有效的能源利用方式。作为一种高效、清洁、运行平稳安静的能源转换装置,基于斯特林循环的斯特林发动机在清洁能源利用方面有着深厚的潜力。斯特林发动机的理论研究和优化设计对斯特林发动机的生产和应用有着重要的指导意义。在斯特林发动机的重要部件——回热器方面,本文考虑了工质与固体骨架之间的温差,分析了传热导致的不可逆性,建立了回热器的有限时间热力学模型。针对均温分布的回热器模型,得到了回热效率的表达式以及回热效率限,证明了均温回热器的回热效率不会大于50%。针对非均温分布的回热器模型,使用有限时间热力学的方法得到了两种情况下该模型的回热效率表达式以及回热效率限。针对这几种不同的模型分析了热力学参数对回热器效率以及斯特林发动机功率和效率的影响。在斯特林发动机循环的研究方面,本文考虑了工质与高低温热源的传热不可逆性、回热损失和热漏损失等不可逆性对循环的影响,使用有限时间热力学的方法建立了斯特林发动机的模型。基于膨胀和压缩过程是等温过程的假设,在前人的基础上对斯特林发动机进行分析,建立了斯特林发动机的一种有限时间热力学等温模型。基于膨胀和压缩过程是多变过程的假设,使用有限时间热力学的方法建立了斯特林发动机的多变模型,并得到了膨胀和压缩过程的多变指数的表达式。基于曲柄匀速转动的假设,建立了一种基于工质体积正弦变化的有限时间热力学模型,得到该模型膨胀和压缩过程的两个常微分方程并进行数值求解。分析了热力学参数对斯特林发动机模型的性能影响,为斯特林发动机的设计优化提供了一定的参考。在斯特林发动机的优化方面,本文采用了智能优化算法对斯特林发动机模型进行了多目标优化。由于不同的优化目标之间可能存在的矛盾关系,传统的单目标优化方法优化某个目标时会导致其它目标处于较劣值,因此多目标同时优化方法在工程应用中更具有实际的指导意义。本文首先采用了遗传算法对线性唯象定律下的斯特林发动机模型进行了多目标优化。然后,将基于拥挤距离的多目标粒子群算法应用于斯特林发动机模型的优化设计上。由此,对斯特林发动机的有限时间热力学多变模型进行了以功率和效率为优化目标的双目标优化,对斯特林发动机有限时间热力学等温模型进行了以效率、功率和生态学性能指标为优化目标的三目标优化。将多目标优化和单目标优化的结果进行对比后发现,经过多目标优化的斯特林发动机优势明显,更具有实际的指导意义。在基于斯特林循环的复合系统研究方面,首先提出了一种基于斯特林循环的太阳能制冷系统,该系统使用碟式太阳能集热器来收集太阳辐射能并将其转化为热能,转化后得到的热能通过斯特林发动机进行热功转换,得到的功驱动斯特林制冷机进行制冷。通过考虑系统中部件的传热、回热、热漏等不可逆损失,建立了该系统的有限时间热力学模型,分析了太阳辐射强度、太阳能集热器的光学效率以及斯特林发动机高、低温侧热导对系统性能的影响。此外,本文基于能源的梯级利用提出了一套基于斯特林发动机的膜蒸馏系统。该系统由斯特林发动机和直接接触式膜蒸馏系统构成,利用斯特林发动机的余热来驱动直接接触式膜蒸馏系统从而起到发电、蒸馏的双作用。考虑了在斯特林发动机和膜蒸馏系统中传热的不可逆性,采用有限时间热力学的方法建立了系统的不可逆模型并分析了有关工作参数对系统性能的影响,从而指导该复合系统的优化设计。

章超明[3](2019)在《热声发动机的多目标优化》文中提出热声机械是一种新型的动力转换装置,可靠性高、灵活性好,在民用科技、军事、航空航天、电子信息技术、生物医疗等多方面展现出巨大的潜力。同时,针对低品位能源利用以及环境友好性,可显着降低当今社会对石油能源的倚赖,从而有效缓解空气污染。本文在前人的工作基础上,应用有限时间热力学理论进行热声发动机的多目标协调优化,将?效率、输出功率、熵产率等纳入多目标的优化范畴,以寻求热机的热力学参数最佳折衷,并讨论了低品位能源——太阳能驱动的热声发动机的循环性能。其主要内容如下:1、针对理想条件下的热声微循环的多目标优化,在有限时间内对不可逆热机微循环模型的输出功率、?效率之间的关系进行了分析。讨论了?利润率、生态学目标等与振荡温度以及纵温梯度之间的关系,利用智能优化算法来寻找在理想循环下热声微循环的最佳工况以及功率、熵产之间最佳协调点。2、针对实际状态下的热声微循环的多目标优化,导出了有限时间内的实际的不可逆热机微循环模型的输出功率、?效率的解析式,推导并分析了?利润率、生态学目标相对于恒压吸热体积比及循环压比之间的特性关系。通过利润率和生态学目标来寻求?输入率、?输出率和功率、熵产率之间的协调平衡点,讨论了不可逆性对热机性能的影响。并通过加权和法建立多目标优化函数,分析了输出功率、循环熵产率之间的最佳耦合效果。3、针对热声整机循环的多目标优化,引入了热弛豫因子建立了复指数传热规律下的不可逆卡诺型热声热机的优化模型。推导出复指数传热规律下的功率目标和?效率目标,引入中间函数Z目标进行了耦合分析,采用最小-最大法对热机的Z目标和生态学E目标进行了多目标耦合优化,研究结果体现了输出功率、?效率以及熵产率的联合协调优化性能。4、针对太阳能驱动的热声发动机的热力学性能优化,推导出了太阳辐射热模型下的复指数传热热声热机的输出功率和整机全效率的优化解析式,讨论了内不可逆性对整机性能的影响。分析了温比因子对单一热效率的影响,讨论了集热器温度对整机热效率的影响,并总结出集热器端的最佳工作温度。

刘冠麟[4](2019)在《碟式太阳能热发电系统风振特性及其高效热吸收机理研究》文中认为众所周知,太阳能分布广泛、资源大、利用前景非常广阔。在所有的可再生能源中它的储量是最多的,并且对环境非常友好,没有污染。与普通的化石燃料相比,采用太阳能热力发电系统利用太阳能进行发电是降低氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳等排放物和减少化石燃料消耗的有效途径。其中,对环境友好的太阳能布雷顿循环技术适合用于分布式发电,并能实现多能互补,应用前景非常广阔。此外,回热可以进一步提高太阳能热发电系统的工作效率。太阳能热能发电机构工作环境恶劣,在室外经常会遭遇强风暴雪的恶劣天气,如果结构刚度和强度不够,可能会导致发电系统的损坏,甚至造成重大的倒塌事件或者人员伤亡;另外,对于碟式太阳能热发电系统中力学、光学和传热学耦合机制与特性并没有得到深入的研究,这些都制约着该发电系统的进一步推广应用。为此,论文采用数值模拟和实验相结合的方法对风激励下碟式太阳能热发电系统风振特性进行剖析,以保证该系统的正常运行;同时对该系统热发电过程中力学、光传递和热传递耦合效应进行分析,探索力学、光学和传热学耦合机制与热流损失机理,并对碟式太阳能热发电系统的性能进行优化。研究成果对太阳能热发电系统的综合性能提高和设计优化有重要的理论和现实意义。论文的创新点和主要研究工作如下:(1)建立了碟式太阳能热发电系统流场模型和有限元模型,分析了该系统在不同风激励以及不同方位角(0°180°)和高度角(0°、45°)下的固有振动特性,并通过模态测试和仿真相结合的方法对该发电系统进行了模态分析和验证,为正弦风激振动下流固耦合谐振响应分析提供了理论支撑。(2)采用流固耦合的理论方法建立了风激振动下的大型碟式太阳能热发电系统的流固耦合模型,研究了碟式太阳能热发电系统聚光器在不同风速下的流固耦合谐响应振动,并通过选取悬臂梁与支架的铰接点为特殊点,分析了特殊点的振动状态。结果表明,系统风激受迫振动振动幅度随着风速增加而增加,且在相同的方位角和高度角下聚光器所受的风力和风力矩也是随着速度增加而增大。(3)建立了吸热器的物理和数学模型,基于场协同理论对碟式太阳能热发电系统吸热器在不同倾角、开口大小、开口位置和腔体几何参数下的对流热损失机理进行了分析,揭示了吸热器腔体自然对流热损失的减少机制,得到了吸热器腔体几种新的自然对流热损失特性,为确保吸热器具有最佳传热性能提供了较好的理论依据。(4)提出了临界设计直接法向辐照度参数概念,建立了用于计算太阳能热发电系统年发电量的数学模型,分析了太阳能倍数、直接法向辐照度、热能存储量和热能调度分数对太阳能利用效率的影响规律,最终确定了太阳倍数、热能储存量和热能调度分数等通用优化设计参数值。结果表明,在特定的天气条件下,拥有较小临界设计法向直接辐射参数的太阳能热发电站可更有效地利用更多的太阳能,且较高的热能储存量和热能调度分数可确保更多的太阳能得到有效利用。(5)建立了包括聚光器太阳能损失、热机的外部不可逆性和导热桥损失的热力学模型,并将吸热器、冷却水、工质的温度以及热交换器热端、热交换器冷端、回热器的效率定义为优化变量,利用非支配排序遗传算法对无量纲输出功率、热效率和生态性能进行了多目标优化和敏感性分析。结果表明,冷却水和工质的温度以及回热器效率对系统最优性能的影响较大。

隆瑞[5](2016)在《不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究》文中提出当前我国的能源供应主要由化石燃料的燃烧提供。燃烧排放的有害气体含硫化物和PM2.5颗粒物等,造成了日益严重的环境问题,对人类和自然的可持续发展造成了严重的危害。此外,日常消耗的电能中有15%被制冷系统所消耗,故改善制冷系统的性能对节能减排具有重大意义。对热力循环(热机和制冷机)的优化、改善以及对清洁能源、余热资源的利用为上述问题提供了良好的解决方案。在热力循环的理论研究方面,本文首先研究了一般化具有内部耗散和非等温过程的热力循环模型,获得了热机和制冷机在不同的优化准则(Z准则、生态学准则和Ω准则)下的效率限(热机)和性能系数(COP)限(制冷机)。其次,本文基于最小非线性模型研究了热机和制冷机在生态学准则和Ω准则下的效率限和COP限,并进一步探索了最小非线性模型和低耗散模型的联系。为研究微观系统的性能,本文提出了一个统一的基于先验概率的微观热机模型,其可以描述基于先验概率的量子热机和布朗运动热机,研究了该模型在最大功率时的效率。在对微观制冷机的研究中,本文系统地分析了费曼棘轮-棘爪制冷机在最大制冷率、最大COP和χ准则下的性能。同时,本文研还究了冷源受到挤压作用时,量子Otto制冷循环在χ准则下的性能,结果表明挤压作用会使冷源远离平衡态,其COP仍为CA性能系数。在实际系统的研究方面,对于有机物朗肯循环系统(ORC),本文首先提出了内部(火用)效率和外部(火用)效率的概念,以此来研究工质对系统性能的影响,并提出了一个简化的内部(火用)效率模型。当工质临界温度较低时,ORC系统的蒸发温度较高,从而系统具有较高的(火用)效率。其次,新型热力循环也为余热资源的回收利用提供了一种良好的解决方案。本文基于有限时间热力学研究了电化学循环和热释电循环的性能。结果表明这两种循环都比较适合于低品位余热资源的回收,如汽车尾气等。一般而言,系统不同的评价指标不能同时达到最大值,例如功率和(火用)效率。对此,本文基于NSGA-Ⅱ算法,以最大功率和最大(火用)效率为优化目标,研究了连续电化学循环在多目标优化时的性能,并与相应的单目标优化结果相比较。结果表明多目标优化手段能更有效地协调系统不同的性能准则。在复合系统研究方面,提出了基于太阳能发电和制冷的系统。首先本文利用复合抛物面集热器收集太阳能,以此来驱动由固体氧化物电解(SOE)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)组成的热机发电,研究了SOE和PEMFC工作温度和太阳辐射强度对该太阳能发电系统性能的影响。另外,本文研究了太阳能光伏(PV)驱动电化学制冷机的太阳能制冷系统,研究了热源、冷源温度、PV工作温度和太阳辐射强度对该太阳能制冷系统的影响。结果表明,本文所提出的太阳能发电和制冷系统非常适合于偏远地区和外太空空间站等应用场合。在余热资源的有效利用方面,一般单一的循环系统不能充分利用余热资源的热能。针对此问题,本文对传统的连续性电化学循环系统进行了改进,提出了双级电化学循环系统。在热源温度为393.15K时,双级电化学循环系统的最大输出功率比单级电化学循环系统高50.11%,发电效率提高了13.31%。同时,本文研究了利用TREC系统回收燃料电池的热能,结果表明混合系统的最大输出功率比单一的PEMFC高6.85%-20.59%,发电效率比单一的PEMFC系统高4.56%-13.81%。最后,本文也研究了由ORC和TREC系统组成的梯级利用系统来回收余热资源的热能。当热源进口温度为423.15K时,工质为R141b时,梯级利用系统比单一的ORC利用系统的功率高62.3%,比单一的TREC系统的功率高5.2%;梯级利用系统的(火用)效率比单一ORC系统的高14.7%,比单一TREC系统的高7.3%。

刘晓敏[6](2015)在《太阳能热机性能研究》文中进行了进一步梳理自从人类发明了热机,热机就一直被广泛地应用于各行各业。到现在,我们使用最多的机械便是热机。自热机被应用以来,给人类带来了很多便捷,使人们的生活水平有了极大的提高。但热机对于能源的利用率却一直都很低,比如一些常见的热机利用率:柴油机效率为37%左右,火箭以液体为燃料其效率为48%左右,汽油机效率25%左右等。热机的利用率低,那么能源的消耗就会增加,并排出许多污染环境的废物。现在,人类刚刚走进21世纪,就面临了能源危机和环境污染的问题。所以,人类就会思考能不能进一步提高热机的利用率或者利用取之不尽、用之不竭、无污染的能源。面对现在的状况,科学家为人类寻到了一条出路:开发太阳能能源,并将太阳能作为人类生存、经济可持续发展的新动力。本课题的工作有:首先介绍了我国目前的太阳能利用情况,然后引入本文主要研究对象<sub>太阳能热机。太阳能热机系统是由太阳能集热器和热机组成,所以太阳能热机的利用率由太阳能集热器的效率和热机利效率共同来决定。由于集热器存在热损失,所以整个系统效率与集热器的温度有关。其次,总结了太阳能两源可逆热机的在给定供热率的情况下,太阳能热机系统的效率、功率以及最佳工作温度,并用mathmatica和origin研究了三者之间的关系。太阳能热机存在最佳工作温度,并且在环境温度不同时不同。与此同时,研究了系统工作在最佳工作温度时的功率和效率等与哪些参量有关,并用mathmatica和origin进行了研究和绘制图形。分析得到,太阳能热机效率和功率取值与热阻和线性热损系数有关。最后,对前人研究总结后,本文的创新点就在于太阳能斯特林热机的研究。本文研究的意义是简易型太阳能斯特林发动机的发展前景非常好,可能会为将来太阳能热机的广泛使用打下基础。简易型太阳能斯特林发动机采用的是低压热空气斯特林发动机,由于空气是混合物不易研究,所以本文采用范德瓦尔斯气体作为太阳能斯特林热机的工作物质。本文用mathmatica和origin研究了太阳能斯特林热机的效率、功率及最佳工作温度。

林国星,陈金灿[7](2011)在《多种能量转换系统的性能优化与参数设计的研究》文中认为节能、提高能效、开发新能源(包括可再生清洁能源)是今后能源发展的重点,而能量转换系统的性能优化与参数设计是高效利用能源的一个关键科学问题.结合国内外的研究现状和本研究组近年来的研究工作,介绍在磁制冷、半导体热电器件、太阳能热利用、化学机与化学泵、燃料电池及其耦合系统、电解水制氢系统、布朗马达及量子热力学循环等能量转换系统的性能优化与参数设计方面所取得的一些重要成果.

许益霖[8](2011)在《布雷顿及其联合循环的热力学优化分析》文中研究表明本文在系统地了解和总结布雷顿热力循环性能优化研究现状的基础上,同时在恒温热源条件下,考虑了循环系统中换热器的热阻损失,以压气机和涡轮机的内效率表示循环系统的内不可逆性,不计管道和燃烧室的压力损失,通过理论分析和数值计算,对三种有关布雷顿及其联合循环系统的最优化性能进行了研究,得到了一些具有理论意义和实用价值的结论。本文主要由以下三部分组成:第一部分研究了焦耳-布雷顿功热并供循环系统的火用性能。考虑功和热是不同质的量,第二章首先分析了不可逆中冷模型,以无因次总输出火用为目标函数,分析了主要性能参数与无因次总输出火用及火用效率的关系。当压气机和涡轮机的效率处在一定范围内时,基本模型中添加中间冷却过程将提高原系统的火用效率,并通过优化换热器的热导率分配,得到了最大无因次总输出火用及其对应的火用效率。然后以火用效率为目标函数,对不可逆再热模型进行了分析,得到了最佳热导率分配方案和循环系统的最大火用效率以及相关的优化设计参数。第二部分研究了太阳能布雷顿热机的热效率性能。第三章首先建立了太阳能集热器和不可逆回热布雷顿热机组成的不可逆、回热太阳能布雷顿热机模型,以总效率目标函数,同时考虑了太阳能集热器的线性损失模型和辐射损失模型,通过优化太阳能集热器的工作温度和换热器的热导率分配,得到了最佳的太阳能集热器工作温度和热导率分配方案以及最大的系统总效率。接着建立了由太阳能集热器和内可逆中冷、回热布雷顿热机组成的内可逆中冷、回热太阳能布雷顿热机模型,着重研究了太阳能集热器线性损失模型下的总效率,得到了最佳的太阳能集热器工作温度,在此基础上,还得到了最佳运行中间压比。第三部分研究了布雷顿-逆布雷顿联合循环的生态学性能。第四章以生态学性能系数为优化目标,首先对内可逆模型进行了分析,在给定一级压缩比的情况下,优化了循环总压比,得到最优的生态学性能。然后对不可逆模型进行了分析,同样在给定一级压缩比的情况下,优化了一级膨胀比,得到了当一级膨胀比等于二级膨胀比时,该系统具有最优的生态学性能,并在此基础上,优化了系统的总压比,得到了双重最优生态学性能。最后讨论了主要性能参数对联合循环的生态学性能的影响,并与功率、效率、熵性能进行了比较。

吴兰梅,林国星,陈金灿[9](2010)在《太阳能Braysson热机性能优化及参数设计》文中认为建立太阳能Braysson热机系统的一般模型,探讨集热器的辐射热损、太阳辐照强度、工质变比热容、有限速率热传导、工质与热源间的传热系数比等对系统性能的影响,应用数值计算和图解方法,对热机系统的功率、效率、集热器的最佳工作温度等性能参量进行分析和优化,同时也详细讨论了一些重要性能界限,所得结论不仅能导出相关论文的主要结果,且可为太阳能热机的性能参数设计提供参考。

唐新贵[10](2009)在《四温位吸收式热泵的热力学优化研究》文中研究指明溴化锂吸收式热泵适用于低品位热能的回收利用,它采用对环境无害的工质对作制冷剂,消耗少量的电能,对于能源综合利用,回收低品位热能,保护环境都有很重要的意义。本文以单效溴化锂吸收式热泵循环为对象,研究其在有限尺寸约束条件下的最优性能,所得结论可为实际吸收式热泵的优化设计和运行提供重要的理论依据。溶液热交换器和溶液泵是吸收式热泵的两个重要设备,本文第二章分别建立了考虑溶液泵、溶液热交换器和同时考虑两者影响时的四温位吸收式热泵循环模型,导出了泵热率和性能系数的一般特性关系,给出了传热面积和热导率优化分配的数值计算方法,通过数值算例分析了循环内不可逆性、溶液泵输入功率、溶液热交换器换热率、热源进口温度和热源热容率对循环最优性能的影响;由所建立的不可逆模型得到的泵热率和性能系数的特性关系呈单调型,且溶液泵输入功率、溶液热交换器的换热率不会影响泵热率与性能系数优化关系的曲线形状,只对泵热率和性能系数有定量的影响。利用工程数据验证了本章循环模型及其数值计算方法的正确性。第三章基于无限热容热源和有限热容热源不可逆四温位吸收式热泵循环模型,以每单位时间总成本的泵热率作为热经济学目标函数。在无限热容热源时,导出了无量纲热经济学目标函数与性能系数的基本优化关系,计算了无量纲热经济学目标函数的最大值及对应的各种参数,在换热器总热导率一定时,获得了热导率的优化分配及工质的最佳工作温度的解析关系式;有限热容热源时导出了泵热率与性能系数的一般特性关系式,给出了对换热器总传热面积和总热导率进行优化分配的数值计算方法,通过数值算例分析了循环参数对循环热经济性能的影响,最后将工程实例与本章模型的预测结果进行了对比分析,证明了本章模型及导出的特性关系的正确性。利用无限热容热源以及有限热容热源四温位不可逆吸收式热泵的基本优化关系,以太阳能吸收式热泵的总性能系数为目标,对太阳能集热器工作在中低温和高温时的两种情况进行了优化研究。在无限热容热源时,计算了系统总性能系数与集热器工作温度的基本优化关系,并导出了最大总性能系数及对应的循环参数;有限热容热源时导出了总性能系数与集热器出口温度的一般特性关系式,并通过数值算例讨论了循环参数对系统性能的影响。

二、传热和内不可逆性对太阳能热机循环性能的影响(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、传热和内不可逆性对太阳能热机循环性能的影响(论文提纲范文)

(1)槽塔结合的太阳能辅助燃煤系统耦合机理与运行特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 聚光型太阳能热发电技术
        1.2.2太阳能辅助燃煤发电系统
    1.3 论文主要研究内容
第2章 槽塔结合太阳能辅助燃煤发电系统模型
    2.1 引言
    2.2 太阳位置模型
    2.3 塔式太阳能集热系统模型
        2.3.1 定日镜场效率模型
        2.3.2 吸热器模型
    2.4 槽式太阳能集热系统模型
    2.5 储热系统模型
    2.6 汽轮机模型
    2.7 本章小结
第3章 槽塔结合的太阳能辅助燃煤发电系统耦合机理
    3.1 引言
    3.2 耦合方案设计
    3.3 槽塔结合的太阳能辅助燃煤发电系统热力性能
        3.3.1 系统参数
        3.3.2 耦合系统热力性能分析
        3.3.3 耦合过程(火用)流分析
        3.3.4 其他成本变化
        3.3.5 太阳辐照对系统性能的影响
        3.3.6 太阳能集热场投资成本的影响
        3.3.7 单位集热器成本的影响
    3.4 本章小结
第4章 槽塔结合的太阳能辅助燃煤发电系统非设计工况特性研究
    4.1 引言
    4.2 系统介绍
        4.2.1 评价指标
        4.2.2 系统参数
    4.3 两股太阳能对系统性能影响
        4.3.1 太阳能(火用)份额与煤耗率的变化
        4.3.2 太阳能发电量的变化
        4.3.3 系统效率的变化
    4.4 非设计工况下性能分析
        4.4.1 非设计工况下太阳能引入极限变化
        4.4.2 非设计工况下太阳能(火用)份额与煤耗率变化
        4.4.3 非设计工况下太阳能发电量变化
        4.4.4 非设计工况下集成系统效率变化
    4.5 典型日运行性能分析
    4.6 本章小结
第5章 槽塔结合的太阳能辅助燃煤系统的模型预测控制方法
    5.1 引言
    5.2 槽塔结合的太阳能辅助燃煤系统运行控制方法
        5.2.1 标准控制方法
        5.2.2 模型预测控制方法
    5.3 典型日运行分析
    5.4 连续多变条件运行分析
    5.5 模型预测控制方法的适用性
        5.5.1 预测误差对运行结果的影响
        5.5.2 储热容量对运行结果的影响
        5.5.3 集热场规模对运行结果的影响
    5.6 本章小结
第6章 多热源耦合系统基于有限时间热力学集成机理
    6.1 引言
    6.2 二热源耦合系统的有限时间热力学集成机理
    6.3 多热源耦合系统的有限时间热力学集成机理
    6.4 通用多热源热力系统性能分析
        6.4.1 热力性能评价指标
        6.4.2 模型验证
        6.4.3 性能分布规律
    6.5 应用研究:太阳能辅助燃煤发电系统
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 后续工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及其他成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介

(2)基于斯特林循环的能源系统热力学分析及优化(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号说明
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 斯特林循环及斯特林发动机简介
    1.3 斯特林发动机系统理论研究现状
    1.4 本文研究的主要内容
2 斯特林发动机回热过程分析
    2.1 引言
    2.2 斯特林发动机与回热器
    2.3 均温分布的回热器
    2.4 非均温分布的回热器
    2.5 基于不可逆回热过程的斯特林循环分析
    2.6 本章小结
3 斯特林发动机有限时间热力学分析
    3.1 引言
    3.2 斯特林发动机有限时间热力学等温模型
    3.3 斯特林发动机有限时间热力学多变模型
    3.4 基于正弦运动的斯特林发动机模型
    3.5 本章小结
4 基于智能优化算法的斯特林机多目标优化
    4.1 引言
    4.2 多目标智能优化算法基本理论
    4.3 基于遗传算法的多目标优化
    4.4 基于拥挤距离的粒子群算法的斯特林机多目标优化
    4.5 本章小结
5 基于斯特林循环的复合热力系统研究
    5.1 引言
    5.2 基于斯特林循环的太阳能制冷系统
    5.3 基于斯特林发动机的膜蒸馏系统
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 本文特色与创新
    6.3 今后工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录2 攻读博士学位期间参加的学术会议
附录3 攻读博士学位期间参与的科研项目
附录4 攻读博士学位期间所获荣誉和奖励

(3)热声发动机的多目标优化(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 热声理论的研究进展
        1.2.1 热声效应的发现
        1.2.2 有限时间热力学理论
        1.2.3 线性与非线性热声理论
    1.3 热声技术的国内外研究进展
        1.3.1 国外热声技术的发展
        1.3.2 国内热声技术的发展
    1.4 研究内容
第2章 热声发动机微热力学循环优化
    2.1 引言
    2.2 内可逆热声发动机微循环分析
    2.3 不可逆热声发动机微循环热力学优化
        2.3.1 ?效率优化
        2.3.2 数值讨论
    2.4 ?经济目标优化
        2.4.1 利润率函数模型
        2.4.2 数值讨论
    2.5 生态学目标优化
        2.5.1 E函数模型
        2.5.2 数值讨论
    2.6 多目标优化
        2.6.1 多目标遗传算法概述
        2.6.2 多目标遗传算法优化
        2.6.3 粒子群算法概述
        2.6.4 粒子群算法优化
    2.7 本章小结
第3章 实际热声发动机微循环热力学优化
    3.1 引言
    3.2 内可逆过程循环分析
    3.3 不可逆循环热力学优化
    3.4 ?经济目标优化
        3.4.1 利润率函数模型
        3.4.2 数值讨论
    3.5 生态学目标优化
        3.5.1 E函数模型
        3.5.2 数值讨论
    3.6 多目标优化
        3.6.1 线性加权和法多目标模型
        3.6.2 线性加权和法优化
    3.7 本章总结
第4章 热声发动机整机循环热力学优化
    4.1 引言
    4.2 复指数传热规律下热声发动机热力学循环过程分析
    4.3 复指数传热规律的Z 函数热力学优化
        4.3.1 Z函数模型
        4.3.2 数值讨论
    4.4 生态学目标优化
        4.4.1 生态学 E函数模型
        4.4.2 数值讨论
    4.5 ?生态学分析
        4.5.1 ?生态学指标模型
        4.5.2 数值讨论
    4.6 多目标优化
        4.6.1 最小-最大法多目标模型
        4.6.2 最小-最大法优化
    4.7 本章小结
第5章 太阳能驱动热声发动机的热力学优化
    5.1 引言
    5.2 太阳能热声发动机模型
    5.3 复指数传热规律下的太阳能热机热效率分析
        5.3.1 热效率分析
        5.3.2 数值讨论
    5.4 本章小结
第6章 全文总结
    6.1 全文工作总结
    6.2 创新点
    6.3 未来工作展望
参考文献
攻读硕士期间已发表的论文
致谢

(4)碟式太阳能热发电系统风振特性及其高效热吸收机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 太阳能聚光器风载荷数值模拟研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 聚光系统流固耦合激振机理国内外研究现状
    1.4 太阳能热发电系统的研究现状
    1.5 本课题来源及研究内容
第2章 风激励下碟式太阳能热发电系统模态分析
    2.1 碟式太阳能热发电系统聚光器流场研究概述
    2.2 模型建立及控制参数
        2.2.1 模型建立
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 参数设置
    2.3 碟式太阳能热发电系统仿真分析
        2.3.1 流场分析
        2.3.2 模态分析
    2.4 碟式太阳能热发电系统聚光器模态测试
        2.4.1 模态分析程序
        2.4.2 模态实验设备
        2.4.3 传感器布局和工作条件
        2.4.4 仿真与测试结果对比
    2.5 本章小结
第3章 风激励下碟式太阳能热发电系统谐响应分析
    3.1 计算模型及相关参数
        3.1.1 模型建立
        3.1.2 碟式太阳能热发电系统相关参数
    3.2 风激励下碟式太阳能热发电系统谐响应仿真分析
        3.2.1 碟式太阳能热发电系统聚光器压力场分析
        3.2.2 碟式太阳能热发电系统聚光器变形分析
        3.2.3 碟式太阳能热发电系统聚光器强度分析
        3.2.4 碟式太阳能热发电系统谐响应计算分析
        3.2.5 碟式太阳能热发电系统聚光器受力分析
    3.3 本章小结
第4章 碟式太阳能热发电吸热器对流热损失机理分析
    4.1 吸热器对流热损失研究概述
        4.1.1 吸热器类型
        4.1.2 吸热器对流热损失国内外研究现状
    4.2 吸热器自然对流热损失的场协同分析
        4.2.1 场协同理论
        4.2.2 物理与数值模型
        4.2.3 数值仿真结果
    4.3 本章小结
第5章 太阳能热发电系统能量利用能力影响特性分析
    5.1 太阳能热发电系统通用设计概述
        5.1.1 太阳能热发电系统通用设计参数
        5.1.2 太阳能热发电系统通用设计参数优化研究现状
    5.2 数学模型的建立和验证
        5.2.1 数学模型
        5.2.2 数值计算方法
        5.2.3 模型验证
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 设计参数对太阳能热发电系统发电量的影响
        5.3.2 TES size和 DF对临界设计直接法向辐照度的影响
        5.3.3 太阳能利用效率
    5.4 本章小结
第6章 碟式太阳能热发电系统的热力学多目标优化
    6.1 碟式布雷顿太阳能热发电系统的热力学研究概述
        6.1.1 太阳能热发电系统的热力学研究
        6.1.2 碟式布雷顿太阳能热发电系统的热力学研究
    6.2 碟式布雷顿太阳能热发电系统热力学多目标优化
        6.2.1 工作原理
        6.2.2 热力学模型
        6.2.3 热力学多目标优化
    6.3 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 研究展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
附录B 攻读学位期间参与的课题研究
致谢

(5)不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号说明
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 理论热力循环研究进展
    1.3 实际热力系统研究现状
    1.4 热力系统研究所面临的问题
    1.5 本文研究的主要内容
2 理论热机循环的优化
    2.1 引言
    2.2 基于牛顿传热规律的热机优化
    2.3 基于唯象规律的热机的优化
    2.4 基于先验概率的热机优化
    2.5 本章小结
3 理论制冷机循环的优化
    3.1 引言
    3.2 基于牛顿传热规律的制冷机优化
    3.3 基于唯象规律的制冷机的优化
    3.4 费曼棘齿-棘爪制冷机的优化
    3.5 量子Otto制冷机的探索
    3.6 本章小结
4 实际热力循环分析
    4.1 引言
    4.2 有机物朗肯循环(ORC)
    4.3 周期性电化学循环
    4.4 连续性电化学循环
    4.5 热释电循环
    4.6 本章小结
5 复合热力系统研究
    5.1 引言
    5.2 太阳能热驱动的固态热机
    5.3 太阳能光伏驱动的电化学制冷机
    5.4 双级电化学循环
    5.5 利用电化学循环回收燃料电池废热
    5.6 ORC与电化学循环梯级系统
    5.7 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 今后工作与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录2 攻读博士学位期间参加的学术会议
附录3 攻读博士学位期间参与的科研项目
附录4 攻读博士学位期间所获奖励

(6)太阳能热机性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 热机及其效率
    1.3 斯特林热机
        1.3.1 斯特林发动机简介
        1.3.2 斯特林循环
    1.4 太阳能热机
        1.4.1 太阳能热机组成
        1.4.2 太阳能热机系统效率
        1.4.3 太阳能动力装置的性能参数
    1.5 本文的主要工作
第二章 太阳能两源可逆热机的优化分析
    2.1 太阳能热机系统的效率和功率
    2.2 集热器的最佳工作温度
    2.3 效率、功率与哪些参量有关的讨论
        2.3.1 效率、功率与最高工作温度
        2.3.2 效率、功率与热阻
        2.3.3 最佳工作温度与热阻
        2.3.4 效率、功率与线性热损系数
        2.3.5 最佳工作温度与线性热损系数
        2.3.6 最佳工作效率、功率与线性热损系数
    2.4 本章总结
第三章 太阳能斯特林热机
    3.1 太阳能斯特林热机
        3.1.1 开发太阳能斯特林热机的必要性
        3.1.2 两种太阳能斯特林热机
    3.2 以范德瓦尔斯气体为工质的太阳能斯特林热机
        3.2.1 效率、功率及最佳工作温度
        3.2.2 效率、功率与最高工作温度之间的关系
        3.2.3 最佳的工作温度与线性热损系数的关系
    3.3 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 工作总结
    4.2 展望
参考文献
致谢

(8)布雷顿及其联合循环的热力学优化分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 选题的背景和意义
        1.1.1 热力循环研究的意义
        1.1.2 热力循环研究的内容
        1.1.3 热力循环研究的新思路
    1.2 布雷顿循环的研究现状
        1.2.1 布雷顿热机的循环模型
        1.2.2 有限时间热力学在热机优化中的应用
        1.2.3 研究方式
        1.2.4 布雷顿及其联合循环的研究现状
    1.3 本文的主要工作
2 焦耳-布雷顿功热并供系统火用优化分析
    2.1 引言
    2.2 火用分析方法介绍
        2.2.1 火用分析的起源及发展
        2.2.2 火用的定义及应用
    2.3 不可逆中冷模型火用分析
        2.3.1 循环模型
        2.3.2 数值算例与讨论
        2.3.3 优化
    2.4 不可逆再热模型火用分析
        2.4.1 循环模型
        2.4.2 数值算例与讨论
        2.4.3 优化
    2.5 本章小结
3 太阳能布雷顿热机优化分析
    3.1 引言
        3.1.1 太阳能集热器简介
        3.1.2 太阳能集热器热效率
    3.2 不可逆回热模型分析
        3.2.1 循环模型
        3.2.2 数值算例与讨论
    3.3 内可逆中冷回热模型分析
        3.3.1 循环模型
        3.3.2 集热器的最佳工作温度
        3.3.3 数值算例与讨论
    3.4 本章小结
4 布雷顿-逆布雷顿联合循环生态学优化分析
    4.1 引言
    4.2 内可逆循环模型分析
        4.2.1 循环模型
        4.2.2 数值算例与讨论
    4.3 不可逆循环模型分析
        4.3.1 循环模型
        4.3.2 数值算例与讨论
    4.4 本章小结
5 结论
    5.1 总结
    5.2 课题展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

(9)太阳能Braysson热机性能优化及参数设计(论文提纲范文)

0 引言
1 太阳能Braysson热机循环系统
2 分析与讨论
    2.1 重要参数的优化
    2.2 工质变比热容的影响
    2.3 换热系数比α的影响
    2.4 辐射系数M的影响
    2.5 太阳高度角的影响
3 结论

(10)四温位吸收式热泵的热力学优化研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
主要符号表
1 绪论
    1.1 吸收式热泵工作原理简介
    1.2 有限时间热力学的产生及发展
    1.3 第一类吸收式热泵的有限时间热力学研究现状
        1.3.1 性能系数(泵热率)优化
        1.3.2 生态学优化
        1.3.3 热经济学优化
        1.3.4 火用经济优化
        1.3.5 太阳能吸收式热泵系统的优化
    1.4 本文内容介绍
2 四温位不可逆吸收式热泵循环建模及性能分析
    2.1 考虑溶液泵时吸收式热泵循环的性能优化
        2.1.1 无限热容热源时的循环模型及一般特性关系
        2.1.2 有限热容热源时的循环模型及一般特性关系
        2.1.3 性能优化
    2.2 考虑溶液热交换器时吸收式热泵的性能优化
        2.2.1 无限热容热源循环模型及一般特性关系
        2.2.2 有限热容热源循环模型及其特性关系
        2.2.3 数值算例与分析
    2.3 同时考虑溶液泵和溶液热交换器时吸收式热泵系统性能优化
        2.3.1 无限热容热源一般特性关系
        2.3.2 有限热容热源一般特性关系
        2.3.3 数值算例分析
    2.4 单效吸收式热泵循环模型验证
    2.5 本章小结
3 四温位吸收式热泵的热经济性能优化
    3.1 热经济学性能准则
    3.2 无限热容热源时的热经济学基本优化关系
        3.2.1 总热导率一定时的热经济性能优化
        3.2.2 总传热面积一定时的热经济性能优化
    3.3 有限热容热源时的热经济性能优化
        3.3.1 总传热面积一定时的热经济学性能优化
        3.3.2 总热导率一定时的热经济学性能优化
    3.4 分析与讨论
    3.5 模型验证
    3.6 本章小结
4 太阳能吸收式热泵循环的优化分析
    4.1 太阳能吸收式热泵循环模型
        4.1.1 无限热容热源时的优化特性关系
        4.1.2 有限热容热源时的一般特性关系
    4.2 分析与讨论
        4.2.1 太阳能集热器的最佳工作温度
        4.2.2 循环参数对太阳能吸收式热泵系统性能的影响
    4.3 本章小节
5 结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文
致谢

四、传热和内不可逆性对太阳能热机循环性能的影响(论文参考文献)

  • [1]槽塔结合的太阳能辅助燃煤系统耦合机理与运行特性研究[D]. 刘洪涛. 华北电力大学(北京), 2021
  • [2]基于斯特林循环的能源系统热力学分析及优化[D]. 戴东东. 华中科技大学, 2019
  • [3]热声发动机的多目标优化[D]. 章超明. 武汉工程大学, 2019(03)
  • [4]碟式太阳能热发电系统风振特性及其高效热吸收机理研究[D]. 刘冠麟. 湖南大学, 2019(07)
  • [5]不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究[D]. 隆瑞. 华中科技大学, 2016(08)
  • [6]太阳能热机性能研究[D]. 刘晓敏. 曲阜师范大学, 2015(03)
  • [7]多种能量转换系统的性能优化与参数设计的研究[J]. 林国星,陈金灿. 厦门大学学报(自然科学版), 2011(02)
  • [8]布雷顿及其联合循环的热力学优化分析[D]. 许益霖. 东华大学, 2011(07)
  • [9]太阳能Braysson热机性能优化及参数设计[J]. 吴兰梅,林国星,陈金灿. 太阳能学报, 2010(09)
  • [10]四温位吸收式热泵的热力学优化研究[D]. 唐新贵. 东华大学, 2009(10)

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传热和内部不可逆性对太阳能热机循环性能的影响
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