Faida:
- Uwezo wa kuweka uhifadhi wa nishati, milinganyo ya mahusiano ya kimsingi ya serikali na maji katika hatua za hesabu
- Uwezo wa kusanidi mahesabu ya mafuta / mtiririko na AI na kuangalia kwa usawa na kitengo na usawa wa nishati.
- Uwezo wa kuuliza anuwai ya uhalali wa mgawo, maadili ya jedwali na uunganisho unaotumiwa na AI.
Thermodynamics (sayansi ambayo inasoma mabadiliko ya nishati na uhusiano wa joto-kazi) na mechanics ya maji (sayansi inayosoma harakati, shinikizo na tabia ya mtiririko wa kioevu na gesi) ni nyanja za uhandisi wa mitambo ambazo zina "meza, coefficients na uunganisho" zaidi. Nguvu ya mchanganyiko wa joto, kupoteza shinikizo kwenye bomba, nguvu zinazohitajika na pampu; zote zinahitaji idadi kubwa ya maadili ya kipengele na uwiano wa kimajaribio. Akili Bandia (AI) huja kwa manufaa katika kupanga hesabu hizi, kukukumbusha uunganisho sahihi, ubadilishaji wa kitengo, na thamani za jedwali la muhtasari. Lakini kuna hatari mbili kubwa hapa: AI inaweza kurudisha thamani ya mali (wiani, mnato, joto maalum) katika halijoto isiyo sahihi na inaweza kutumia uunganisho nje ya safu yake ya uhalali. Kwa hivyo, taaluma mbili katika thermodynamics na calculus ya maji ni kuu: kukagua kila matokeo kwa usawa wa nishati / uthabiti wa kitengo na kuhoji chini ya hali gani kila mgawo ni halali. Katika kitengo hiki, utajifunza jinsi ya kujumuisha AI kwa usalama katika maeneo haya mawili.
Uhifadhi wa Nishati: Chombo chenye Nguvu Zaidi cha Kuhakikisha
Takriban kila mlinganyo katika thermodynamics inategemea uhifadhi wa nishati: nishati katika = nishati nje + nishati iliyohifadhiwa. Nguvu inayohitajika ili kupasha joto maji hupatikana kwa mlinganyo Q = ṁ·c_p·ΔT; ambapo ṁ ni kiwango cha mtiririko wa wingi (kg/s), c_p ni joto maalum (nishati inayohitajika kupasha kilo moja ya dutu kwa digrii moja, J/kg·K), ΔT ni tofauti ya halijoto. Uunganisho huu mmoja hunasa makosa mengi ya AI. Kwa mfano, ikiwa AI inasema "5 kW heater inapokanzwa lita 1 ya maji hadi 20 ° C katika sekunde 2": Q = 1 · 4186 · 20 ≈ 84 kJ kwa kilo 1 ya maji; Kwa kW 5 hii inachukua ~ sekunde 17, sio sekunde 2. Matokeo yasiyo ya kimwili hayawezi kukubaliwa bila uthibitishaji.
Kidokezo: Unapomaliza kila hesabu ya thermodynamic, uliza "nishati hii ilitoka wapi na ilienda wapi?" Ikiwa nguvu ya pembejeo, nguvu ya pato na nishati iliyohifadhiwa haiko katika usawa, kuna kosa mahali fulani. Ongeza amri "toa matokeo na usawa wa nishati" kwa AI kila wakati.
Mgawo wa Mgawo na Uhalali wa Mtego katika Vimiminika
Katika hesabu ya umajimaji, kiasi kama vile kipengele cha msuguano, vigawo vya hasara na nambari ya Nusselt kwa kawaida hutoka kwa uunganisho wa majaribio, na kila uunganisho una safu ya uhalali. Nambari ya Reynolds (nambari isiyo na kipimo ambayo huamua kama mtiririko ni laminar au msukosuko, Re = ρ·V·D/μ) ndio ufunguo wa safu hii. Sababu ya msuguano kwa mtiririko wa laminar (Re < ~2300) hupatikana kwa equation rahisi f = 64/Re; Katika mtiririko wa msukosuko, Colebrook au mahusiano sawa yanahitajika. Ikiwa AI itatumia fomula ya laminar kwa mtiririko wa msukosuko, matokeo yatakuwa sahihi kabisa.
ukubwa
ishara / uwiano
umakini utalipwa
Nambari ya jina la Reynolds
Re = ρ·V·D/μ
Huamua utawala; Uchaguzi wa uwiano unategemea hii
Sababu ya msuguano wa Laminar
f = 64/Re
Tu Re < ~ 2300
Kupoteza shinikizo la bomba
Δp = f·(L/D)·(ρV²/2)
f lazima itoke kwenye mfumo sahihi
Nguvu ya kuhamisha joto
Q = ṁ·c_p·ΔT
Vipimo vinapaswa kuchukuliwa kwa joto la wastani
Angalizo: Msongamano, mnato na thamani maalum za joto zinazotolewa na AI zinategemea sana halijoto. Wakati mnato wa maji ni ~1.0 mPa·s kwa 20°C, hupungua hadi ~0.35 mPa·s kwa 80°C, yaani, kupunguzwa kwa theluthi moja. Kipengele kilicho katika halijoto isiyo sahihi kitaegemea nambari ya Reynolds na hesabu nzima. Thibitisha kila wakati kipengele kilichukuliwa kwa halijoto gani.
Hatua kwa Hatua: Hesabu ya Joto/Mtiririko na AI
- Fafanua mfumo na mipaka. Nishati na wingi huingia/kutoka kwa nini; Kiasi cha udhibiti ni nini?
- Orodhesha wanaojulikana na wasiojulikana. Kiwango cha mtiririko, joto, shinikizo, jiometri.
- Pata vipengele katika halijoto inayofaa. Iambie wazi AI joto; kisha uthibitishe thamani kutoka kwa jedwali.
- Kuamua utawala. Kokotoa nambari ya Reynolds na uamue laminar/msukosuko.
- Tumia uunganisho ndani ya safu ya uhalali. Angalia mipaka ya uunganisho.
- Dumisha usawa wa nishati / wingi. Ndani = nje? Je, mpangilio wa ukubwa unaeleweka?
Kidokezo cha kuhesabu joto
Jukumu: Mhandisi wa mitambo aliye na uzoefu katika mifumo ya joto. Kazi: Kuhesabu nguvu ya hita ya umeme ambayo itawasha maji yanayotiririka kwa kiwango cha mtiririko wa 2 L / min kutoka 15 ° C hadi 45 ° C. Kanuni: Taja kwa joto GANI msongamano na joto maalum la maji hupatikana na kuandika kwamba maadili haya yanapaswa kuthibitishwa kutoka kwa meza.Kanuni: Onyesha vitengo katika kila hatua; Toa matokeo kwa usawa wa nishati Q = ṁ·c_p·ΔT na utafsiri mpangilio wa ukubwa.
Utaratibu wa mtiririko na haraka ya kupoteza shinikizo
Maji hutoka kwenye bomba: kipenyo cha ndani 25 mm, kasi 1.2 m / s, joto 20 ° C, urefu wa 10 m. Kwanza hesabu nambari ya Reynolds na uamue utaratibu (laminar/turbulent). Chagua uhusiano wa sababu ya msuguano UNAYOHUSIKA utawala na uandike kwa nini umeichagua. Kisha uhesabu hasara ya shinikizo. Onyesha vitengo katika kila hatua.Kanuni: Bainisha kiwango cha uhalali wa uwiano unaotumia.
Agizo la uthibitishaji wa thamani ya mali
Swali dai hili kwa umakinifu wa mtaalamu wa halijoto, usikubaliane nami: "Joto mahususi la maji ni 4.18 kJ/kg·K."- Thamani hii ni halali kwa halijoto gani na shinikizo gani?- Je, inabadilikaje na halijoto?- Je, ninapaswa kuithibitisha kutoka kwa jedwali/chanzo gani?
Haraka ya usawa wa nishati
Kagua hesabu yangu ya kichanganua joto hapa chini ukitumia salio la nishati: upande wa joto lazima joto litolewe ≈ joto la upande wa baridi liingizwe. [thamani za kukokotoa]Ikiwa pande mbili si sawa, nionyeshe tofauti hiyo inatoka wapi na ni thamani gani ninayopaswa kuangalia.
Uhamasishaji dhaifu / Uhamasishaji Wenye Nguvu
Agizo dhaifu:
Ni kW ngapi zinahitajika ili kupasha joto maji haya?
Hakuna kiwango cha mtiririko, kiwango cha joto na hali ya maji; AI hufanya thamani, haisemi ni kwa joto gani inapata mali, haidhibitishi.
Agizo lenye nguvu:
2 L/min maji, 15°C hadi 45°C. Kuhesabu nguvu ya heater. Bainisha ni katika halijoto gani unapata msongamano na joto mahususi, weka alama thamani itakayothibitishwa. Onyesha vitengo kwa kila hatua, toa matokeo kwa usawa wa nishati na utafsiri mpangilio wa ukubwa.
Kidokezo cha pili kinahitaji pembejeo zote ili kutoa kipengele cha joto na usawa wa nishati; huashiria thamani zinazopaswa kuthibitishwa.
Kesi Tatu Ndogo (Kwa Nambari)
Kesi ya 1 - Kupokanzwa kwa ziada. AI inasema "hita 5 kW hupasha joto lita 1 ya maji hadi 20 ° C katika sekunde 2." Mhandisi hutoa usawa wa nishati: Q = 1 · 4186 · 20 ≈ 84 kJ; Muda na 5 kW = 84,000/5,000 ≈ 17 s. "Sekunde 2" za AI si sahihi kwa sababu ya ~8. Bila uthibitishaji thamani hii inaweza kuharibu kabisa uchaguzi wa hita.
Kesi ya 2 - Utawala mbaya, mgawo usio sahihi. Ingawa Re = 6,500 (msukosuko) hupatikana katika hesabu ya bomba, AI hutumia uhusiano wa laminar f = 64/Re; Inatoa f ≈ 0.0098, ambapo kwa msukosuko iko kwenye mpangilio wa f ≈ 0.035. Kupungua kwa shinikizo kunakadiriwa kuwa ~ mara 3.5 chini. Mhandisi hukagua Reynolds na kwenda kwenye mlinganyo unaofaa kwa utaratibu. Somo: utawala kwanza, uwiano wa pili.
Kesi ya 3 - mnato unaotegemea joto. Kwa mafuta ya 80°C, AI hutumia thamani ya mnato wa 20°C na kukokotoa Reynolds chini sana kuliko inavyopaswa kuwa, ikifikiri kimakosa mtiririko huo ni laminar. Kwa mnato kwa joto linalofaa, Reynolds huongezeka maradufu na serikali inageuka kuwa ya msukosuko. Mhandisi hurekebisha hitilafu kwa kuchukua kipengele kutoka kwa hifadhidata kwa halijoto sahihi. Somo: vipimo daima huchukuliwa kwa joto la uendeshaji.
Makosa ya kawaida
- Kuchukua mali kwa joto lisilofaa: Kuacha msongamano / mnato kwenye joto la kawaida na kupuuza joto la uendeshaji.
- Kuchagua uunganisho bila kudhibiti utawala: Kutumia uunganisho wa lamina katika mtiririko wa misukosuko.
- Kutotoa usawa wa nishati: Kutoangalia matokeo kwa kulinganisha nishati ya pembejeo/pato.
- Mchanganyiko wa kitengo: Kupuuza tofauti kati ya L/min na kg/s, kW na kJ, °C na K.
- Utumiaji wa uunganisho nje ya safu yake ya uhalali: Bila kutilia shaka vikomo vya uunganisho.
- Kuruka maagizo ya ukubwa: Bila kutambua matokeo yasiyo ya kimwili kama vile "Kupasha joto ndani ya sekunde 2".
Kwa muhtasari
- Thermodynamics na calculus ya maji hutegemea maadili mengi ya jedwali na uwiano wa majaribio; Vyote viwili ni vyanzo vya makosa.
- Uhifadhi wa nishati (Q = ṁ·c_p·ΔT) ndiyo njia yenye nguvu zaidi ya kuhakikisha; Angalia kila matokeo na usawa wa nishati.
- Kwanza amua serikali katika mtiririko na nambari ya Reynolds; Tumia uunganisho ndani ya safu ya uhalali.
- Sifa kama vile wiani, mnato, joto maalum hutegemea sana joto; Nunua kila wakati kwa joto la kufanya kazi.
- AI inakumbuka maadili na kusanidi akaunti; lakini mgawo na matokeo lazima yadhibitishwe na mhandisi.
Jukumu la maombi
Chagua tatizo la joto au mtiririko (nguvu ya hita ya maji, kupoteza shinikizo kwenye bomba, au usawa wa kibadilisha joto). Fanya AI isanidi mfumo na mpaka, pata vipengele katika halijoto inayofaa, na uonyeshe vitengo kwa kila hatua. Ikiwa ni tatizo la mtiririko, kwanza fanya nambari ya Reynolds kukokotwa na uunganisho unaofaa kwa utawala uliochaguliwa. Kisha fanya uthibitishaji mbili: angalia matokeo kwa usawa wa nishati / wingi na uthibitishe thamani ya mali iliyotumiwa (joto maalum, mnato) kutoka kwa meza. Ikiwa matokeo yasiyo ya kimwili hutokea, kamata kwa utaratibu wa ukubwa na uandike sababu.
orodha ya ukaguzi
- [ ] Kiasi cha mfumo/kidhibiti na mpaka vimefafanuliwa kwa uwazi.
- [ ] Vipimo vilivyochukuliwa kwa halijoto ya kufanya kazi na kuthibitishwa kutoka kwa jedwali.
- [ ] Nambari ya Reynolds katika mtiririko ilikokotolewa na serikali iliamuliwa; Uwiano ulichaguliwa ipasavyo.
- [ ] Masafa ya uhalali wa uunganisho umeangaliwa.
- [ ] Matokeo hukaguliwa kwa usawa na salio la nishati/molekuli.
- [ ] Agizo la uthibitishaji wa ukubwa limefanywa; Matokeo yasiyo ya kimwili hayakuachwa.