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「光热联盟讲堂」大师来讲:用“美学”优化能源与动力循环

11月13日,由太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会共同主办,北京米德光源科技有限公司协办的「光热联盟讲堂」 第二期在线举办。天津大学机械工程学院英才教授、博士生导师,太阳能光热联盟第六届专家委员会副主任委员赵力教授在线作了题为《基于简单化美学原则的变组分热力循环三维优化》讲座,将“简洁”“对称”“比例”的美学原则为钥匙,打开了能源高效利用的新大门——原来科研不仅追求实用,还能美得很有“力量”。

美学原则与热力循环的跨界融合

很多人对“热力循环”的印象停留在复杂的公式和曲线里,而赵力教授团队核心思路很明确:用“简单化美学原则”优化变组分热力循环,让能源转化过程既“好看”又好用。

讲座以常见的CA-ORC复合工质有机朗肯循环为例,团队通过美学优化,在蒸发温度324K的条件下,让循环净输出功达到49.89kW的最大值。更关键的是,原本10个的循环状态点被精简到9个,实现了“混合点与分离点投影完全重合”的极简结构。

“这不是单纯的‘做减法’,而是找到热力学规律和美学原则的契合点。”赵力教授在讲座中解释,这种结构上的“简单美”,从物理机制上避免了温度不匹配造成的能量浪费,让循环的不可逆损失降到最低。简单说,就是让能源在转化过程中“少走弯路”,自然效率更高。

科研不止有用,还能有颜值

在传统能源研究中,专家们更关注参数、效率等硬核指标,“美学”往往是被忽略的维度。赵力教授团队的跨界探索,恰恰打破了这种思维定式。

他们不仅追求“简单化”,还深入挖掘了对称性、黄金比例等美学元素在热力循环中的应用。研究发现,当变组分热力循环处于最佳性能状态时,其三维图示中的热力过程线、状态点分布会呈现出明显的轴对称或中心对称特征;部分关键参数的比例,甚至能与黄金比例高度契合。

这一发现解决了传统研究的大难题——过去分析变组分热力循环,面对多参数耦合时,要么靠复杂的试凑计算,要么用二维图示无法完整呈现浓度变化,效率低下且易出错。而赵力教授团队构建的三维优化模型,把浓度、温度、熵等参数的动态关系直观呈现,既符合美学认知,又让科研分析事半功倍。

从实验室到生活,“美学能源”离我们很近

可能有人会问,这种“美学+能源”的研究,和我们的生活有关系吗?赵力教授在讲座中表示,变组分热力循环是发电、制冷、工业生产等领域的核心技术基础。比如我们日常使用的空调、工业生产中的余热发电,都离不开它的支撑。赵力教授的研究成果,能让这些技术的能源转化效率进一步提升——意味着空调更省电、工厂余热利用更充分、发电过程更环保。

按照赵力教授团队的规划,未来他们将进一步探索多美学原则的协同优化,构建更完善的评价体系,让“美学赋能能源”的思路落地到更多场景。在“双碳”目标下,这样的研究不仅为能源结构转型提供了技术支撑,更拓展了科研创新的边界。

本期讲座由太阳能光热联盟/中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会秘书长杜凤丽主持,龙腾光热、东方锅炉、大连耀皮、华北电力大学、河北煜剑、内蒙古旭宸能源、新源光热、首航高科、云南师范大学、天津大学、中绿可胜、中广核、中国科学院电工研究所等太阳能光热联盟理事单位代表,以及北京大学、湘潭大学、西安交通大学等中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会委员和会员参加活动。

「光热联盟讲堂」面向太阳能光热联盟理事单位以及中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会个人会员开放,旨在提升服务范围,搭建成员间学术与技术交流平台,促进合作。