Awọn anfani:
- Agbara lati fi ifipamọ agbara, awọn idogba ti ipinle ati awọn ibatan ipilẹ omi sinu awọn igbesẹ iṣiro
- Agbara lati tunto awọn iṣiro gbona / sisan pẹlu AI ati ayẹwo-agbelebu pẹlu ẹyọkan ati iwọntunwọnsi agbara
- Agbara lati beere iwọn wiwulo ti awọn iye iwọn, awọn iye tabili ati awọn ibamu ti AI lo
Thermodynamics (imọ-imọ-ẹrọ ti o ṣe iwadii iyipada ti agbara ati ibatan iṣẹ-ooru) ati awọn ẹrọ ito (imọ-jinlẹ ti o ṣe iwadii gbigbe, titẹ ati ihuwasi ṣiṣan ti awọn olomi ati awọn gaasi) jẹ awọn aaye ti imọ-ẹrọ ẹrọ ti o ni “awọn tabili, awọn iṣiro ati awọn ibamu”. Agbara ti oluyipada ooru, ipadanu titẹ ninu paipu, agbara ti a beere nipasẹ fifa soke; gbogbo wọn nilo awọn nọmba nla ti awọn iye ẹya ati awọn ibamu agbara. Oye itetisi atọwọdọwọ (AI) wa ni ọwọ ni tito awọn iṣiro wọnyi, nranni leti ibamu ti o pe, iyipada ẹyọkan, ati awọn iye tabili akopọ. Ṣugbọn awọn eewu nla meji wa nibi: AI le da iye ohun-ini pada (iwuwo, iki, ooru kan pato) ni iwọn otutu ti ko tọ ati pe o le lo ibamu kan ni ita ibiti o wulo. Nitorinaa, awọn ilana-iṣe meji ni thermodynamics ati iṣiro ito jẹ aringbungbun: ṣiṣe ayẹwo-agbelebu abajade kọọkan pẹlu iwọntunwọnsi agbara / aitasera ẹyọkan ati ibeere labẹ awọn ipo wo ni alasọdipúpọ kọọkan wulo. Ninu ẹyọ yii, iwọ yoo kọ ẹkọ bii o ṣe le ṣafikun AI lailewu sinu awọn agbegbe meji wọnyi.
Itoju Agbara: Ọpa Idaju Alagbara julọ
Fere gbogbo idogba ni thermodynamics da lori itoju agbara: agbara ni = agbara jade + agbara ti o fipamọ. Agbara ti a beere lati mu omi kan gbona ni a rii nipasẹ idogba Q = ṁ · c_p·ΔT; nibiti ṁ jẹ iwọn sisan pupọ (kg/s), c_p jẹ ooru kan pato (agbara ti o nilo lati gbona kilo kan ti nkan nipasẹ iwọn kan, J/kg·K), ΔT ni iyatọ iwọn otutu. Ibaṣepọ ẹyọkan yii gba awọn aṣiṣe AI ainiye. Fun apẹẹrẹ, ti AI ba sọ pe "Igbona 5 kW gbona 1 lita ti omi si 20 ° C ni awọn aaya 2": Q = 1 · 4186 · 20 ≈ 84 kJ fun 1 kg ti omi; Pẹlu 5 kW eyi gba ~ 17 awọn aaya, kii ṣe awọn aaya 2. Awọn abajade ti kii ṣe ti ara ko le gba laisi ijẹrisi.
Imọran: Nigbati o ba pari iṣiro thermodynamic kọọkan, beere "Nibo ni agbara yii ti wa ati nibo ni o lọ?" Ti agbara titẹ sii, agbara iṣelọpọ ati agbara ti a fipamọ ko ba ni iwọntunwọnsi, aṣiṣe kan wa ni ibikan. Ṣafikun aṣẹ naa “pese abajade pẹlu iwọntunwọnsi agbara” si AI ni gbogbo igba.
Olùsọdipúpọ àti Ìdẹkùn Ibiti Wiwulo ni Awọn olomi
Ninu iṣiro ito, awọn iwọn bii ifosiwewe edekoyede, awọn olusọdipúpọ pipadanu ati nọmba Nusselt nigbagbogbo wa lati awọn ibatan adanwo, ati ibaramu kọọkan ni iwọn iwulo. Nọmba Reynolds (nọmba ti ko ni iwọn ti o pinnu boya sisan jẹ laminar tabi rudurudu, Re = ρ·V·D/μ) jẹ bọtini si sakani yii. Ipinnu ikọlura fun ṣiṣan laminar (Re <~ 2300) ni a rii nipasẹ idogba ti o rọrun f = 64 / Re; Ni ṣiṣan rudurudu, Colebrook tabi awọn ibatan ti o jọra ni a nilo. Ti AI ba lo ilana laminar si ṣiṣan rudurudu, abajade yoo jẹ aṣiṣe patapata.
iwọn
aami / ibamu
akiyesi yoo wa ni san
Reynolds nọmba
Tun = ρ·V·D/μ
O ṣe ipinnu ijọba; Yiyan ti ibamu da lori eyi
Laminar edekoyede ifosiwewe
f = 64/Re
Nikan Tun <~2300
Pipadanu titẹ paipu
Δp = f · (L/D) · (ρV²/2)
f gbọdọ wa lati awọn ti o tọ ijọba
Agbara gbigbe ooru
Q = ṁ·c_p·ΔT
Awọn pato yẹ ki o gba ni iwọn otutu apapọ
Ifarabalẹ: iwuwo, iki ati awọn iye ooru kan pato ti a fun nipasẹ AI da lori iwọn otutu. Lakoko ti iki omi jẹ ~ 1.0 mPa·s ni 20 ° C, o dinku si ~ 0.35 mPa·s ni 80°C, iyẹn ni, dinku nipasẹ idamẹta. Ẹya kan ni iwọn otutu ti ko tọ yoo ṣe ojuṣaaju nọmba Reynolds ati gbogbo iṣiro naa. Jẹrisi nigbagbogbo ni iwọn otutu ti ẹya ti o mu.
Igbesẹ nipasẹ Igbesẹ: Iṣiro Gbona/San pẹlu AI
- Setumo eto ati aala. Agbara ati ibi-n lọ sinu / jade ti ohun ti; Kini iwọn iṣakoso?
- Ṣe atokọ ohun ti a mọ ati aimọ. Iwọn sisan, iwọn otutu, titẹ, geometry.
- Gba awọn ẹya ni iwọn otutu ti o tọ. Ni kedere sọ fun AI iwọn otutu; lẹhinna ṣayẹwo iye lati tabili.
- Ṣe ipinnu ijọba naa. Ṣe iṣiro nọmba Reynolds ki o pinnu laminar/ rudurudu.
- Waye awọn ibamu laarin awọn Wiwulo ibiti. Ṣayẹwo awọn ifilelẹ ti ibamu.
- Ṣe itọju agbara / iwọntunwọnsi pupọ. Ninu = jade? Ṣe aṣẹ ti titobi wa bọgbọnmu bi?
Gbona iṣiro kiakia
Ipa: Onimọ ẹrọ ẹrọ ti o ni iriri ninu awọn eto igbona. Iṣẹ-ṣiṣe: Ṣe iṣiro agbara ti ẹrọ ina mọnamọna ti yoo gbona omi ti nṣàn pẹlu iwọn sisan ti 2 L / min lati 15 ° C si 45 ° C. Ofin: Ipinle ni iwọn otutu ti iwuwo ati ooru pato ti omi ni a gba ati kọwe pe awọn iye wọnyi yẹ ki o jẹri lati inu tabili.Ofin: Fihan awọn ẹya ni igbesẹ kọọkan; Pese abajade pẹlu iwọntunwọnsi agbara Q = ṁ · c_p · ΔT ati tumọ aṣẹ titobi.
Ilana sisan ati ipadanu titẹ kiakia
Omi nṣàn ni paipu: iwọn ila opin inu 25 mm, iyara 1.2 m/s, iwọn otutu 20 ° C, ipari 10 m. Ni akọkọ ṣe iṣiro nọmba Reynolds ati pinnu ijọba naa (laminar / rudurudu). Yan ibatan ifosiwewe edekoyede ti o baamu ijọba naa ki o kọ idi ti o fi yan. Lẹhinna ṣe iṣiro pipadanu titẹ. Ṣe afihan awọn ẹya ni igbesẹ kọọkan.Ofin: Pato iwọn wiwulo ti ibamu ti o lo.
Imudaniloju ohun-ini tọ
Ibeere ibeere yii pẹlu iṣaro ti thermodynamicist, ko gba pẹlu mi: "Ooru kan pato ti omi jẹ 4.18 kJ/kg · K." - Ni iwọn otutu ati titẹ wo ni iye yii wulo? - Bawo ni o ṣe yipada pẹlu iwọn otutu? - Lati tabili / orisun wo ni MO yẹ ki o rii daju?
Agbara iwọntunwọnsi tọ
Agbelebu-ṣayẹwo iṣiro-iṣiro ooru mi ni isalẹ pẹlu iwọntunwọnsi agbara: ẹgbẹ gbigbona gbọdọ jẹ ooru ti a fun ni pipa ≈ ooru ẹgbẹ tutu ti a mu sinu [awọn iṣiro iṣiro] Ti awọn ẹgbẹ meji ko ba dọgba, fihan mi ibiti iyatọ wa lati ati iye wo ni MO yẹ ki o ṣayẹwo.
Ailagbara Tọ / Alagbara Tọ
Ibere ailagbara:
KW melo ni o nilo lati mu omi yii gbona?
Ko si iwọn sisan, iwọn otutu ati ipo ito; AI ṣe iye naa, ko sọ ni iwọn otutu ti o gba awọn ohun-ini, ko rii daju.
Ibere ti o lagbara:
2 L / min omi, 15 ° C si 45 ° C. Ṣe iṣiro agbara igbona. Pato ni iwọn otutu wo ni o gba iwuwo ati ooru kan pato, samisi iye bi lati rii daju. Fihan awọn ẹya ni igbesẹ kọọkan, pese abajade pẹlu iwọntunwọnsi agbara ati tumọ aṣẹ titobi.
Itọkasi keji nilo gbogbo awọn igbewọle lati pese iwọn otutu ẹya ati iwọntunwọnsi agbara; samisi awọn iye lati wa ni wadi.
Awọn ọran Kekere mẹta (Nipa Awọn nọmba)
Irú 1 - Extraphysical alapapo. AI sọ pe "Igbona 5 kW gbona 1 L ti omi si 20 ° C ni awọn aaya 2." Onimọ-ẹrọ n pese iwọntunwọnsi agbara: Q = 1 · 4186 · 20 ≈ 84 kJ; Akoko pẹlu 5 kW = 84,000/5,000 ≈ 17 s. “Awọn aaya 2” AI jẹ aṣiṣe nipasẹ ipin kan ti ~8. Laisi ijẹrisi iye yii yoo ba yiyan ti igbona jẹ patapata.
Ọran 2 - ijọba ti ko tọ, alafisodipupo aṣiṣe. Bó tilẹ jẹ pé Re = 6,500 (rudurudu) ti wa ni ri ni a paipu isiro, AI nlo laminar relation f = 64/Re; O fun f ≈ 0.0098, lakoko fun rudurudu o wa lori aṣẹ ti f ≈ 0.035. Pipadanu titẹ ni ifoju lati jẹ ~ 3.5 igba isalẹ. Ẹlẹrọ naa ṣayẹwo Reynolds ati gbe siwaju si idogba ti o yẹ si ijọba naa. Ẹkọ: ijọba akọkọ, ibamu keji.
Ọran 3 - Igi ti o gbẹkẹle iwọn otutu. Fun epo 80 ° C, AI nlo iye iki 20 ° C ati ṣe iṣiro awọn Reynolds kere pupọ ju bi o ti yẹ lọ, ni aṣiṣe ro pe sisan jẹ laminar. Pẹlu iki ni iwọn otutu ti o tọ, Reynolds ni ilọpo meji ati ijọba naa di rudurudu. Ẹlẹrọ ṣe atunṣe aṣiṣe nipa gbigbe ẹya ara ẹrọ lati iwe data ni iwọn otutu to pe. Ẹkọ: awọn pato ni a mu nigbagbogbo ni iwọn otutu iṣẹ.
Awọn aṣiṣe ti o wọpọ
- Gbigba ohun-ini ni iwọn otutu ti ko tọ: Nlọ kuro ni iwuwo / viscosity ni iwọn otutu yara ati aibikita iwọn otutu iṣẹ.
- Yiyan ibamu laisi ṣiṣakoso ijọba: Lilo ibamu laminar ni ṣiṣan rudurudu.
- Ko pese iwọntunwọnsi agbara: Ko ṣayẹwo abajade nipasẹ ifiwera titẹ sii / agbara jade.
- Idarudapọ ẹyọ: Aibikita awọn iyatọ laarin L/min ati kg/s, kW ati kJ, °C ati K.
- Ohun elo ibamu ni ita ibiti o wulo: Ko ṣe ibeere awọn opin ti ibamu.
- Sisẹ awọn aṣẹ titobi: Ko ṣe akiyesi awọn abajade ti kii ṣe ti ara gẹgẹbi “Igbona ni iṣẹju-aaya 2”.
Ni akojọpọ
- Thermodynamics ati iṣiro ito gbarale ọpọlọpọ awọn iye tabular ati awọn ibamu agbara; Awọn mejeeji jẹ awọn orisun aṣiṣe.
- Itoju agbara (Q = ṁ · c_p · ΔT) jẹ ọna ti o lagbara julọ ti idaniloju; Ṣayẹwo abajade kọọkan pẹlu iwọntunwọnsi agbara.
- Akọkọ pinnu ijọba ni sisan nipasẹ nọmba Reynolds; Waye awọn ibamu laarin awọn Wiwulo ibiti.
- Awọn ohun-ini bii iwuwo, iki, ooru kan pato dale lori iwọn otutu; Nigbagbogbo ra ni iwọn otutu ti nṣiṣẹ.
- AI ṣe iranti awọn iye ati tunto akọọlẹ naa; ṣugbọn olùsọdipúpọ ati awọn abajade gbọdọ jẹ ijẹrisi nipasẹ ẹlẹrọ.
Ohun elo iṣẹ-ṣiṣe
Yan igbona tabi iṣoro sisan (agbara ẹrọ ti ngbona omi, ipadanu titẹ ninu paipu, tabi iwọntunwọnsi ti oluyipada ooru). Ṣe AI ṣeto eto ati aala, gba awọn ẹya ni iwọn otutu ti o tọ, ati awọn ẹya ifihan ni igbesẹ kọọkan. Ti o ba jẹ iṣoro sisan, akọkọ ṣe iṣiro nọmba Reynolds ati ibamu ti o yẹ si ijọba ti o yan. Lẹhinna ṣe awọn ijerisi meji: ṣayẹwo-ṣayẹwo abajade pẹlu iwọntunwọnsi agbara / iwọn ati rii daju iye ohun-ini ti a lo (ooru kan pato, iki) lati tabili kan. Ti abajade ti kii ṣe ti ara ba waye, mu ni aṣẹ titobi ki o kọ idi rẹ silẹ.
akojọ ayẹwo
- [] System/iwọn iṣakoso ati aala jẹ asọye kedere.
- [] Awọn pato ti o ya ni iwọn otutu ti nṣiṣẹ ati iṣeduro lati tabili.
- [] Nọmba Reynolds ninu sisan jẹ iṣiro ati pe ijọba ti pinnu; Ibaṣepọ ti yan ni ibamu.
- [] Iwọn wiwulo ti ibamu ti jẹ ayẹwo.
- [] Abajade agbelebu-ṣayẹwo pẹlu agbara/ iwọntunwọnsi ọpọ.
- [] Ilana ijẹrisi titobi ti ṣe; Awọn abajade ti kii ṣe ti ara ni a ko fi silẹ.