有限时间热力学视角下的核电站热循环

核电站是热转机械能转换的典型系统，优化其热力学性能具有显著的能源效率提升潜力。凭借不到一个世纪的发展历史，核电站的优化趋势表明，仅凭经典热力学可能不足，尤其当最大化输出功率成为首要目标时。这篇论文从有限时间热力学的角度重新审视核电站热力学循环——该方法专为提升功率输出而开发。我们首先从不涉及相变的简易布雷顿循环入手，得到著名的Curzon-Ahlborn公式，以最大功率下的效率。随后我们分析包含相变的更复杂的朗彻循环。通过显式考虑工作流体在循环中发生相变，我们揭示了输出功率与效率之间的内在权衡。此外，我们展示了最大可达功率和效率随潜热增加而提升。这些发现将为未来核电站及其他朗彻式循环系统的热力学优化提供洞见和方法。