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创新新语修订

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发表于 2018-2-19 16:48:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 zhuangdijun 于 2018-2-19 21:44 编辑

创新新语修订

操作难,创新更难
画神画鬼容易,画狗画猫艰难
当军师容易,当将军艰难
别人的操作容易,自己的操作艰难
评首论足容易,具体操作艰难
高谈阔论容易,具体落实艰难

具体操作艰难,创新更是艰难百倍。这里头存在无数多的不对称性。目标与能力的不对称,理想与社会现实的不对称,研究成果与表达能力的不对称。还有,即使是努力解决研究成果与表达能力的不对称,仍然存在科研成果与学术主流的不对称。

颠覆性创新的特点就是用新观点看老问题。新观点看老问题的不对称性是一个十分有趣的课题。首先是自己主观的不对称性,这包括清空脑袋与专业知识的不对称,宏观要求与知识层面的不对称,抽象思维与具体事物的不对称。

形容突破性的创新,老子道德经的两句话最为形象:“常有欲以观其窍,常无欲以观其妙”。要具体了解现有知识才能看到其中窍门,必须看到窍门而把现存知识忘光,清空脑袋才能看到其中奥妙。首先,这有欲是十分广泛的。要看到自然的奥妙,光是本专业的知识肯定不足,光是现存的知识远远不足,因为那肯定是太微观了。学术创新就像是在乱石堆里找一颗矿石。要横着找,要竖着找,挖到地底不够,还有到河里去找。假如满脑袋都是矿石的知识,咬定不是像石头就是像狗头金,或是锁定在陆地上找,在地底挖,那你就别忙乎了,因为你要找的可能是躺在河床上的一颗水晶。长话短说,有知识并不充分,你必须要有智慧,而且要有跨学科的智慧而不被专业知识所蒙蔽。

没有知识固然无从创新,但是专业知识太多也一样无法创新,后者的问题就是最可能被专业知识所蒙蔽,要能把专业知识都忘光了,才不会被自己所蒙蔽。所以在数学和物理界有一个不成文的说法,在30岁之前如果你无法做颠覆新的创新,那么你此生无望。牛顿和爱因斯坦在理论物理上的突破都是在20多岁的年纪。Galois,Abel,巴斯卡,高斯,Norbert Wiener等等伟大的数学家都是如此。为什么呢?因为过了三十岁,有成就的往往会被前面的成就所蒙蔽,另一种说法是思想定型了,更为准确的说法应该是放不下;没成就的,可能是天资使然,庸碌一生。

客观性的不对称性是思维模式与主流思想的先天性不对称,还有创新理论与学术主流的不对称以及科研成果与社会现实的不对称。而其中一个造成这些不对称的原因是主观表达能力与科研成果不对称所造成的。科学史上最伟大的创新应该是牛顿发明微积分来把物理系统数学化而建立的古典力学理论。牛顿20多岁就发现了这个旷世理论,但是却要等到20年后才被学术界承认。

最为经典的案例是17岁法国数学天才Galois的故事。他解决了一元五次方程(Quintics)的千年数学猜想,而且幸运地找到当时的全球最高学府法国工业学院的数学教授愿意听他讲解。遗憾的是他所提出来的群论在这位名校教授看来是匪夷所思的。三年后,Galois决斗身亡,死后,数学界才承认他的理论创新。

人类是群居动物,存在群居动物的共性。最常见的群居动物是狗,在狗的身上可以看到许多人类也拥有的动物共性。与群居动物相异的是独居动物,比较典型的是老鹰。老鹰的身上明显有着与狗群相异的,独居动物的特性。

群居动物的第一个共性是特别在乎群体的认同,于是乎群体的价值观往往就自然而然地成为个体的价值观。今年流行穿长裙,就一窝蜂穿长裙。上海流行穿短裤,就争先恐后露大腿,不论是少女或徐娘大腿露得越多就越是漂亮,即使是穿貂皮大衣都要配短裤。这个时候如果你穿长裙,那么你既是落伍又是笨蛋。

当巴黎流行穿破牛仔裤,破裤立刻替代了短裤,即使是穿短裤还必须不缝裤脚,当然最好再加上几个破洞才美极了。当世俗流行男不男女不女的名牌皮包,拎一个LV包包就自我感觉高人一等了。再开一部保时捷那就要高于一般人两三等了,当然最好是开法拉利或马萨拉蒂,那就是人上人了。你拎一个占士邦男性化大包?那是连标新立异都不是,只能说是土包子。无论如何绝对不是创新,除非你是后面跟着大群粉丝的巴黎名设计师。

社会需要群居动物的贡献来维持经济的稳定和社会的繁荣,但是更需要有人来引领社会的方向,否则社会就在世俗价值观的稳定和繁荣中完成从浮华到腐化的历史规律。80年代,经历了十年文化大革命的经济停滞,中国急需的是催化人民发展经济的原始动力,那就是赚钱。对这个贫穷到春节都不忘恭喜发财的民族,我实在想不到比邓小平提出的让一部分人先富起来更好的催化剂。

中国这三十多年的经济发展是一个奇迹,这是从鸦片战争到解放革命以来,中国人梦寐以求的局面。今天,中国人内心深处的‘恭喜发财’原始动力不但是催化了而且简直是发挥到淋漓尽致了。国家领导早就察觉到这个问题,所以紧随着21世纪的脚步就积极推进技术和经济的转型。当然从社会经济发展的阶段来看,中等收入陷阱也不容许中国墨守成规。

这个阶段就是前面所提到的社会价值所维持的稳定和繁华已经从浮华走向腐化。在这个历史阶段,光是鼓励创新的政策是不充分的,同时急需的是社会价值的转变。如果还是以赚钱作为社会价值的主轴,鼓励创新的政策更多会变成商业模式的创新。一些专业帮忙企业申请政策补贴的服务型企业以及创新和申报资料的造假就会成为另一类可能成为主流的创新。

当社会从浮华走向腐化,倒是真正的创新却得不到客观的考量。上个月到西交大,为了创造更多的讨论时间,回程机票的时间订的比较晚,气象台预报午后西安和南京都将下雪,而且堪比2008年的那场大雪。从早上到下午,焦虑地等待登机时间能赶在大雪降临之前到来,以免影响回南京的行程,写下一些感触。

尼采和苏鲁支

上帝没死,虽然尼采宣判了他的死刑
从西亚到欧洲再到全球
上帝已经存活了数千年,
数千年所积累的大量粉丝
是他存在的理由

尼采死了
而且死的很早
死得就像上帝的儿子耶稣基督一样
他们也许自以为是创新
世俗的审判千年不变
异端分子
没有粉丝的异端分子都必须死
死得像自杀身亡的
过气电影明星
话说回来
在粉丝代表一切的年代
积累了粉丝的咸鱼
也可以复活

苏鲁支没死
气象台预报大雪即将来临
波斯哲人却依然独自走在陌生街道的黑夜里
睡在被窝里的人们依然在寻思
这个踏着沉重脚步的贼
到底要把赃物带到哪里去呢?
 楼主| 发表于 2018-2-19 17:00:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangdijun 于 2018-2-19 19:00 编辑

20年前,我发明了一个带榫头的无框架箱子,叫做无框架迷宫空调箱,因此而被称为空调专家。我从来不认为一个箱子里能装多少空调知识,说白了,最多只是空调学的皮毛而已。连简单的焓湿图都装不下。其实个中真正的原因并非如此简单却又非常简单,那就是这个箱子成就了一家赚钱空调企业,而且在这之前,我带头创办了另一家更赚钱的企业。在群体动物的世界里,考核的标准只能是流行的价值标准。这年头会赚钱就是英雄,不会赚钱只能是狗熊。

20年前我从商人和木匠的角度看空调学,发明了一个箱子;20年后我从理论物理的角度再看空调学,我认为我发现了真正突破性的理论和设计理念,并且把它落实成一个低成本高能效的颠覆性产品--7-15℃供回水空调机组。然而却无法得到认真的考核。恐怕又要等待我创办一家企业靠它赚大钱或在欧美受到青睐后才能被认同吧?也许这就是群体动物世界的现实。不知道谁能看到,用一个颠覆性的设计理念去设计各种空调系统的社会效益到底要比创办一家赚钱的企业大多少百倍呢?不过当真没办法也只能勉为其难了。


i-d 向量空间与一个新空调设计理念


庄迪君                                 
南京平日制冷科技                                       
                                                                                                   
本文把焓湿图视为向量空间,把空调机组视为向量函数,把热湿负荷以负荷向量表示,并把它们结合成为一个数学系统。于是构成一个新的i-d向量空间空调系统设计理念,在设计阶段就能计算空调系统在任意工况下运行的性能参数。把热湿负荷数学化成为一个向量Δ,可推导近等相对湿度规律,于是可排除空调界对提高空调系统设计水温会提升室内相对湿度的疑虑。应用i-d向量空间设计理念,本文设计一台 7-15℃冷冻水温大温差FP68风机盘管机组并计算和比较它与常规7-12℃机组在各种工况下运行的性能。后果显示在不增加成本的前提下,7-15℃机组的性能并不比7-12℃机组逊色而却比后者节能8-10%。

Abstract

By viewing psychrometric chart (i-d chart) as a vector space, air-conditioning units as vector functions and indoor heat loads as heat load vector Δ, the psychrometric chart design of air-conditioning system and secondary design of air-conditioning units can be integrated into a mathematical system. This gives rise to the new i-d vector space design paradigm whereby performance of the air-conditioning system at arbitrary ambient and indoor heat loads can be calculated at design stage. Furthermore, with heat loads quantified as heat load vector Δ on the i-d vector space, the near constant indoor relative humidity principle can be proved and as a corollary, the  folklore that increase of designed chilled water temperature may raise the steady state indoor relative humidity beyond control is dismisses. A small chilled water flow rate fan-coil unit with 7-15℃ chilled water temperature is then designed using i-d vector space paradigm and its performance at various ambient is calculated and compared with its 7-12℃ counterpart. The conclusion is while its performance and cost is no inferior, 7-15℃ unit saves 8-10% energy.

关键词

焓湿图, i-d 向量空间, 负荷向量, 表冷器选型软件, 负荷计算软件, 运行性能计算, 迭代, 稳态室内空气状态点, 室内相对湿度, 室内负荷, 湿负荷, 近等相对湿度规律, 7-15℃ 风机盘管.

摘要

本文从理论物理的角度研究空调设计。从理论物理的角度出发,一个物理系统如果不是数学系统则分析计算(analytical calculation)将不可能实现。本文只考虑夏天制冷。设计院的焓湿图空调系统设计不是数学系统,工厂用表冷器选型软件设计空调机组的二次设计也并非数学系统,所以所设计空调系统在任意工况下运行的性能参数无法做理论计算。作为经验科学,只能依赖数值模拟,测试或现场搜集数据来验证系统运行性能。本文把焓湿图视为向量空间,把空调机组视为向量函数,并把它们结合成为一个数学系统。于是整个制冷过程可用一个向量函数公式来表示,而空调系统在任意工况下运行的性能参数可做理论计算。

以负荷向量 Δ表示室内热湿负荷,可推导近等相对湿度规律。此规律可以排除‘把冷冻水温设计高将提升室内相对湿度到难以控制的地步’的疑虑。于是提高空调系统设计水温的措施肯定可行。本文尝试应用i-d 向量空间理论设计一个7-15℃冷冻水温FP68风机盘管机组,并进行与7-12℃ 冷冻水温FP68风机盘管机组的性能对比。

i-d 向量空间的研究灵感来自牛顿对古典力学的贡献,用微分来把加速度数学化。以最简单的等加速度运动为例,一个固定的外力 F作用在一个质量m上。这个物理系统就是 F=ma。但是,如果加湿度 a 不是一个数学体,则无法做数学运算。因此在牛顿发明微积分之前,物理只能是经验科学。必须等到牛顿发明微积分,以 x”(t) 表示 a ,于是 F=mx”(t) 就立刻变成可做数学运算的微分方程。

本文的第一个任务是把焓湿图和空调机组转变成数学体。

1i-d 向量空间

定义:  i-d 向量空间 (Ω, +, *) 是以焓值i和含湿量d作为坐标轴的焓湿图。空气状态点为Ω中的向量,例如 室内空气状态点N= (iN, dN),室外工况的W= (iW, dW)。运算 +, * 是向量之和以及标量乘积。负荷向量是自由向量 Δ = (Δi, Δd) ,Δi 为热负荷的焓值,Δd 为湿负荷的含湿量。空调系统是以输入结构参数的选型软件所表示的一个向量函数 F :Ω↗Ω 。 (例如图2的左图)。

i-d向量空间与i-d图(焓湿图)的第一个差异是以焓值坐标替代干球温度坐标,于是空气状态点可以表示为一个二维向量X= (iX kJ/kg, dX g/kg)。室内热负荷与湿负荷也可以表示为负荷向量 Δ = (Δi, Δd),于是空气状态点之间以及与负荷向量的向量加减和标量乘除运算完全成立。而且热湿处理过程可以用数学公式来表示。

第一个公式是空调设计从室内设计点N求送风点O的时候,只需计算O=N-Δ,不再需要画热湿比线。把上述公式转换为N=O+Δ,公式表示热湿负荷把送风点O加热加湿到过渡室内空气状态点N的过程。这个简单的向量公式可直接推导出两个物理规律。

除湿制冷过程室内相对湿度规律:给定一个空调机组,对应任意稳态除湿制冷过程,室内相对湿度基本上是负荷向量Δ的函数。

证明:只要制冷过程处于除湿状态,则对应任意冷冻水温和室外工况,送风点O处于机械露点温度,即O点接近饱和。室内空气状态点N=O+Δ,因此室内空气状态点N的相对湿度基本上为Δ的函数,偏差范围为露点温度波动范围。

近等相对湿度规律:给定一个空调机组和室内负荷向量Δ,对应任意稳态除湿制冷过程,室内相对湿度保持接近恒等。若制冷过程不除湿,则室内相对湿度只能更低。

证明:若除湿制冷过程,则从前述规律可得室内空气状态点N的相对湿度基本上为Δ的函数。现Δ为常数,所以N点的相对湿度接近常数,偏差范围为露点温度波动范围。

若制冷过程不除湿,则送风状态点O的相等湿度只能低于机械露点相对湿度,否则空气将结露,于是过程将除湿。现N=O+Δ,所以过程的室内相对湿度更低。

推论:提升空调系统的冷冻水温设计,不会造成室内相对湿度过高。

证明:从近等相对湿度规律得知,对应任意进风状态和冷冻水温度,若制冷过程为稳态除湿过程,则室内相对湿度接近所设计室内相对湿度。若制冷过程为不除湿过程,则室内稳态相对湿度只能更低。


新风送风点K与回风点Ni的混风点Ci=μK+(1-μ)Ni,μ为新风比例,公式自然而简捷。

以输入结构参数的表冷器选型软件来表示空调机组,新风机组和二级空调机组可以向量函数φ和F来表示。例如送风点Oi=F(Ci)。

        i-d向量空间与i-d图(焓湿图)的根本差异是整个制冷过程可以一个向量函数公式来表示。以集中新风舒适性空调系统为例,假设新风比为μ,新风机组为 φ,二级机组为 F,制冷过程为

Ni+1=Oi +Δ=F(Ci)+Δ=F(Ci)+Δ=F[μK+(1-μ)Ni]+Δ=F[μφ(W)+(1-μ)Ni]+Δ  i=1,2,3……   (1)

当对应某个i, Ni+1=Ni 则系统达到稳态状态点Ni 。

图1.PNG
图1: 集中新风舒适性空调系统的i-d 向量空间图,φ 与F需要以表冷器选型软件输入结构参数决定。

        空调系统的制冷过程能以一个数学公式的物理意义是,输入任意工况点 W 和负荷向量 Δ 到公式(1),便可计算空调系统的运行性能参数。

基于上述认识,南京平日制冷科技设计7-15℃ 大温差风机盘管机组F15取代常规5-13℃ 大温差机组,其设计风量与冷量尽量保持与常规7-12℃机组F12 贴近,除了冷冻水流量小36%,7-15℃ 大温差风机盘管机组可以傻瓜式替代常规7-12℃机组。  

捕获.PNG       
图 2:  7-12℃(F12 )  7-15℃ (F15)FP68  风机盘管设计

 楼主| 发表于 2018-2-19 17:17:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangdijun 于 2018-2-19 17:26 编辑

2   i-d 向量空间空调系统设计理念  

        i-d 向量空间空调系统的设计理念是结合设计院空调系统和工厂空调机组设计为一体,并把它数学化成为一个向量空间。于是在设计阶段就能理论计算所设计空调系统在任意工况和负荷下运行的性能参数。下面我们尝试设计南京一间办公室的空调系统。

项目: 南京一办公室16m x 10m x 3m; 南墙16m x 3m; 南窗20m2 ; 北墙16m x 3m; 北窗20m2; 天花板16m x 10m;  地面16m x 10m; 内门8m2 ; 人员40 or 0.25 人/m2; 设备13W/m2; 灯光11W/m2; 水面 0.15m2 ,水温75℃; 新风渗透300m3/h (7.82%); 无新风。

负荷计算得热负荷 =19.19kW ; 湿负荷=4.8kW=1.92g/s; 热湿比 =10000J/g 或潜热比=25%; 室内设计要求DB=25℃, RH=55%, N=(52.89, 10.855); 室外工况DB=34.8℃, WB=28.1℃,W=(90.1, 21.432); 无再热。
送风状态点 O = 热湿比线 10000J/g 与 95% 相对湿度线之交点=(37.44, 9.31)。
负荷向量 Δ=N-O=(52.89, 10.855) - (37.44,  9.31)=(15.45,  1.545)。
风量=Q/Δi=19.19/15.45=1.242kg/s=3726m3/h。

图三.PNG    
图3: 回风空调系统设计

不改变常规设计的传统,设计师给空调机组F的冷量添加10% 保险系数,并匹配相等冷量的冷水机组,因此冷水机组冷量=19.19*1.1=21.11kW 。作为理论计算,不存在制造误差,所以我们选择不给空调机组添加过多的保险系数,避免添加人为的计算偏差。因此我们选空调机组F的冷量=19.19kW.   

        此案例的工厂二次设计首先选择一定数量的常规7-12℃FP68 风机盘管作为空调机组 F。常规选型是取额定冷量=19.19*1.2 =23.03kW 。参考图2,7-12℃FP68 风机盘管冷量为3.989kW,所以风机盘管台数=23.03/3.989=5.77台 ,取整数6台。上述设计基本上与常规i-d图设计无异,只是出现负荷向量Δ和向量加减运算替代热湿比线和算数计算而已。

i-d 向量空间与常规i-d图设计的差异在于整个制冷过程可以一个数学公式来表示

Ni+1= F(Ni) + Δ,   i=1,2,3……对应任意工况 W 和负荷向量 Δ           (2)

公式 (2) 为公式(1) 的特殊情况,取新风比 μ=0。

2.1  空调系统在设计工况运行的性能参数计算

        以下计算是常规i-d图设计结合工厂二次设计所无法完成的任务。首先我们以6台常规 7-12℃ FP68 风机盘管作为空调机组F,然后用公式(2)来计算空调系统在设计工况下运行的性能参数。计算的难点在于室内负荷或负荷向量 Δ是室内稳态状态点的函数,而室内稳态状态点又是室内负荷的函数。这是一个老鼠捉龟的问题,无处下手。幸亏室内相对相对可以用近等相对湿度来决定,而空气状态点是一个二维向量,所以剩下的一个参数(干球温度)就能决定。下面我们用上述方法做一个具体的计算:

估算室内空气状态点为24℃/54%,从表1可得热负荷=19.994kW, 湿负荷=4.865kW,所以负荷向量 Δ= (19.994, 4.865/2.5)/1.37 = (14.594, 1.42)。从表2中选择F12(N3) 并计算F12(N3) + Δ = (35.1, 8.472)+ (14.594, 1.42) = (49.694, 9.892), 可得RH=52.4%。52.4 %与54% 差距过大。

          重估室内空气状态点为24.2℃/53%,从表1可得热负荷=19.889kW, l湿负荷=4.879kW,所以负荷向量 Δ= (19.889, 4.879/2.5)/1.37 = (14.517, 1.425). Now F12(N3) + Δ = (35.1, 8.472)+ (14.517, 1.425) = (49.617, 9.897), RH=52.7%. 根据近等相对湿度规律,此为室内相对湿度。因为 F12(N3) 是稳态送风点,所以计算数据应该比较准确。52.7 %与53%已接近。      

表一.PNG
表1: 室内负荷计算数据

捕获.PNG
表2: 7-12℃和7-15℃ FP85风机盘管机组稳态制冷过程F12与F15的计算

以6台7-15℃FP68 风机盘管机组替代上述 7-12℃机组则风量 = 6*670m³/h=4020m³/h=1.34kg/s. 重复估算室内稳态状态点为23.85℃/54% , 负荷向量 = (20.1, 4.884/2.5)/1.34 = (15, 1.458)。从表2中 取F15(N3), F15(N3) + Δ = (34.24, 8.463)+(15, 1.458) = (49.24, 9.921), RH=54.2%。应用近等相等湿度规律,室内稳态相等湿度约为54.2%与估算值54%接近。

详细计算只需计算一台风机盘管在负荷向量Δ 时的运行性能参数如表3,计算公式为 Ni+1= F(Ni) + Δ :   

表3.PNG   
表3: 7-12℃ 和 7-15℃ FP68 风机盘管在设计工况的运行性能参数计算

计算结果是 7-12℃ 和 7-15℃ FP68 风机盘管机组在设计工况室外干湿球温度34.8℃/28.1℃下运行时,室内稳态状态点分别为干球温度24.2℃/RH52.7%和干球温度23.79℃/RH54.2%。大温差机组的送风温度比常规机组低0.4℃,且室内相对湿度控制在54%左右。 注意,因为所选择送风点是负荷向量接近于计算负荷的稳态送风点,应用近等相对湿度规律所计算室内相对湿度与详细计算的数据完全吻合。
 楼主| 发表于 2018-2-19 17:33:03 | 显示全部楼层
3  梅雨季节低档风速运行的性能参数计算

南京梅雨季节的平均室外干球温度为22-30℃,相对湿度为 90-100%。取平均值W=(77.7, 20.188), DB=26℃, RH=95%。对应7-12℃ 机组,空调系统风量=6*685*0.5 =2055m3/h=0.685kg/s;冷冻水进水温度= 7℃;水流量= 694 l/h。重复估算室内稳态状态点干球温度24.95℃/RH53.5%,参考表4得室内负荷向量Δ=(13.668, 4.503/2.5)/ 0.685 =(19.953, 2.629)。

对应 7-15℃ 机组,空调系统风量= 6*670*0.5 =2010m3/h=0.67kg/s.;冷冻水进水温度=7℃;水流量= 442 l/h。重复估算室内稳态状态点干球温度24.55℃/54%, 参考表4得室内负荷向量Δ=(13.947, 4.543/2.5)/ 0.67 =(20.816, 2.712)。

表四.PNG
表4: 负荷软件计算数据

        详细计算只需计算一台风机盘管在负荷向量Δ 时的运行性能参数如表5, 计算公式为Ni+1= F(Ni) + Δ, :     
  
表五.PNG
表5: 梅雨季节7-12℃ 和 7-15℃ FP68 风机盘管机组低风速运行性能参数计算

7-12℃ 和 7-15℃ FP68 风机盘管机组在梅雨季节室外干湿球温度26℃/RH95%工况下运行,室内稳态状态点分别为干球温度DB=24.95℃, RH=53.3% 和DB=24.54℃, RH=53.9%. 计算结果显示7-15℃ 大温差机组的室内温度低 0.5℃,室内相对湿度小于54%。即使是在梅雨季节而且渗透新风量接近8%,并不存在室内相对湿度失控的问题。此案例验证近等相对湿度规律和非议设计水温提高将提高室内相对湿度的猜想。
上述7-12℃ 和 7-15℃ FP68 风机盘管机组的运行性能计算,总结如表6:

表六.PNG
表 6: 7-12℃ 和 7-15℃ FP68 风机盘管机组运行性能比较
 楼主| 发表于 2018-2-19 18:24:36 | 显示全部楼层
4  测试报告

图5为合肥通用机电产品测试院测试 7-15℃ FP68 大温差风机盘管机组的测试报告。

测一.PNG        
图4:  送检7-15℃ FP68 风机盘管机组

测二.PNG
图5:   7-15℃ FP68 fan-coil unit 测试报告

测试冷量=4.256kW ,比图2中设计计算的4.095kW 大3.9%。其中主要原因是测试水流量= 457l/h (从水压降 5.3kPa推算) ,比设计水流量的442l/h 大3.4%。考虑水流量的差异,修正测试冷量=4.256/1.034= 4.116kW4.256/1.034= 4.116kW,测试与计算冷量的差异为0.5%而已。

上述空调系统在设计工况的负荷向量Δ= (15.018, 1.46) 。合肥所测试的送风点 O 是DB=13.64℃, WB=12.98℃,即 O=(36.57, 9.027)。测试送风点肯定是稳态送风点,所以应用近等相对湿度规律可准确地计算出测试室内相等湿度。计算O + Δ=(36.57, 9.027) + (15.018, 1.46) = (51.588, 10.487), 查焓湿图可得相等湿度=54.3%。测试数据与计算的54.2%几乎零误差。
 楼主| 发表于 2018-2-19 18:58:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangdijun 于 2018-2-20 16:27 编辑

6   总结和讨论:

把i-d图视为i-d向量空间并以输入结构参数的表冷器选型软件来表示空调机组,再定义负荷向量 Δ = (Δi, Δd),于是空调系统就成为一个数学系统。这样,热湿处理过程皆表示为数学公式以及可做数学运算。例如新风比例为μ的新风与回风的混合可表示为C= μK + (1-μ)N;室内空气状态点 N = O + Δ,O为送风点。i-d 向量空间理论的关键作用是整个制冷过程可以以一个向量函数公式来表示。例如集中新风舒适性空调系统可以以下公式(1)表示:

Ni+1= F[μφ(W)+ (1-μ)Ni] + Δ          i=1,2,3……对应任意室外工况 W 和负荷向量 Δ,

μ 为新风比例,φ为新风机组,F为二级空调机组。当对应某一i值时 Ni+1= Ni ,则系统达至平衡点。

既然整个空调制冷过程是一个数学公式,计算空调系统在任意室外工况和负荷下的性能参数,只需要把室外工况和负荷向量带入公式(1)即可。

i-d向量空间理论提供一个新的空调系统设计理念。首先,设计院的焓湿图设计和工厂的表冷器选型软件设计被结合成为一个数学系统,然后是制冷过程可以以一个直观的数学公式来表示。于是在设计阶段就能计算所设计空调系统在任意工况和负荷下运行的性能。

真正创新的理论经常会被视毫无新意或为异端的两个极端。第一个我们经常碰到的问题是读者经常忽略 W 是任意室外工况。这个无知造成 i-d 向量空间与焓湿图(i-d图)无异的观念,比如认为焓湿图同样可以计算空调系统在恶劣工况下运行的性能参数。如何计算呢?所建议的计算方法是在恶劣工况设计(计算)空调机组。当然其中真正的无知是不知道自己原来是在设计另一台空调机组!

第二个问题是质疑i-d向量空间计算的准确性。答案是简单的,表冷器选型软件和负荷选型软件有多准确,计算就有多准确。无论如何这与计算公式的逻辑毫无关联。

空调界操作的现状是表冷器选型软件和负荷选型软件数十年来一直是设计空调系统和机组的标准工具。同样一个选型软件同时用来设计回风和新风机组,也同样用于设计低于5℃的冰蓄冷机组和16℃的干盘管。i-d向量空间的计算不会超越这个应用范围。负荷选型软件的应用则与设计院现行应用无异。

另一个问题是微元建模是否更为新进和准确的计算方法?答案是微元建模和i-d向量空间数学模型属于两个不同层次的课题。前者属于制冷领域,建立制冷系统或其配件的热交换数学模型;后者属于空调领域,建立的是热湿处理过程的数学模型。换一个角度说,前者是在压焓图的领域而后者是处于焓湿图的领域。再换一个说法,前者的主角的冷媒而后者的主角是室内空气。

其实微元建模和i-d向量空间数学模型不但不存在矛盾而且是互补的。微元建模改良表冷器选型软件则i-d向量空间数学就更为准确。

通过负荷向量的定义,可推导近室内相对湿度规律。此规律排除设计水温提高将提升室内相对湿度的疑虑。于是设计高水温空调系统不再是禁忌。本文设计一台7-15℃ 冷冻水温大温差FP68风机盘管机组,并计算和比较与常规7-12℃ 风机盘管的运行性能,注焦室内平衡相对湿度。

分析结果显示,即使是在南京的梅雨季节,在低档风速运行时,上述 7-15℃大温差机组的室内相对湿度有效控制在 54% 以下,与近等相对湿度规律符合。

我们认为南京梅雨季节室内潮湿而难以控制的问题应该是一个空调应用习惯的问题而并非性能的问题。如果空调常开,以低风速运行,在温度过低时稍微加些室内热负荷,则室内将能保持在54%或更低的相对湿度。但是如果空调经常开关,在在停机时,室内将迅速累计湿负荷于地面、墙体和家具等处,这造成在开机初期运行阶段的湿负荷奇大,室内相对湿度奇高。

在性能不比常规7-12℃机组的逊色的前提下,7-15℃大温差风机盘管机组水流量只有常规7-12℃机组的64%,所以水泵节能36%。室内干球温度低0.4-0.5℃,则机组再节能3%。在成本层面,冷冻水系统的成本降低超过表冷器成本的增加。把节省的成本用于降低冷水机组的冷凝温度,再考虑水泵运行时间比机组长,机房COP可节能可达8-10%。

i-d向量空间设计理念的实用性在于合肥通用机电产品测试院所测试的数据与理论计算的数据误差只有0.5%,而在不改变现有常规7-12℃空调系统结构和成本的前提下,可以实现8-10%的节能效果。

最后,i-d向量空间理论可以应用于任意空调系统以及以焓湿图做热力过程设计的机械系统。在设计阶段即可计算系统运行性能的优势依然存在。
  
参考:

[1] Gatley, D.P. “Psychrometric chart celebrates 100th anniversary.” ASHRAE Journal 46(11) 2004: 16 – 20
[2] Carrier, WH. Rational Psychrometric Formulae.ASME-Transactions.1911 Bd 33: pp.1005-1053
[3] Dhar M, Soedel W.,  Transient analysis of a vapor compression refrigeration system, Proceeding of 25th International Congress of  Refrigeration, Venice, Italy, 1979.
 楼主| 发表于 2018-2-19 21:39:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangdijun 于 2018-2-19 21:41 编辑

当无产阶级最为光荣的时候,小资产阶级是羞耻;不过在社会从浮华走向腐化的时候,会赚钱肯定是至上的光荣,富豪理所当然地是社会的英雄偶像。
不管钱是如何赚来的,所谓英雄不问出处吧?曾经看到一些当年慷慨言辞,尝试推动社会的朋友,几经周折,最终山前桥头,像四川变脸秀一样摇身转变成世俗的英雄偶像,十分感慨,有感而发。

        当铺

        大伙都说他有本事
        许多人羡慕不已
        因为他开的是叫你不得不开眼的凯宴
        因为他头发有点黄
        因为他的脸皮拉得鱼尾皱都看不见
        因为他手上那个像女人用的包包靓丽地展示着LV
        因为这一切都和他的大别墅
        还有会长和委员的身份十分般配
        无人愿意捅破他最大的本事
        因为没有人要做这么缺德的事
        背后说人
        说啥?
        说:“他把关系都兑现成保健品。”
        还说:“他把亲情和友情都兑现成金钱。”
        反正只要赚了大钱,
        把亲戚朋友都典当成人民币并不缺德
        背后说人才是缺德
        于是
        关系当铺
        友情当铺
        亲情当铺
        位子当铺
        权力当铺
        教育当铺
        学术当铺
        艺术当铺
        丛生
 楼主| 发表于 2018-2-20 17:25:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangdijun 于 2018-2-20 17:27 编辑

社会随着世俗的脚步从浮华走向腐化的历史规律比比皆是,远的不说,上世纪末的拉丁美洲到东南亚是活生生的例子。当然最抢眼的一个是始作俑者--美国。从通讯到互联网的创新转变成金融创新和金融全球化,不会赚钱的制造业日益没落了。直到世纪末,一枝独秀的就是华尔街。从上世纪末开始,美国往没落道路前进的步伐明显已经足迹斑斑。

中国的社会价值观或风气也绝对是到了必须改道的时刻,不然社会风气与国家路线南辕北辙,国家科技创新的道路只能是事倍功不半。这样,即使是不像东南亚小国和苏联老大哥一样走在美国的前头,肯定也要步美国的后尘,走向没落。在浮华和浮躁的社会,你到处有这一类的邂逅。

        邂逅

        第一次邂逅
        他又是前门奔到后厅
        又是后庭奔到前门
        热情主动积极诚恳
        有呼必迎
        有求必应
        在大伙的眼里
        他是我最忠实的朋友
        他的忠实让我忘记了
        我是房子的主人

        第二次邂逅
        我教他打猎
        他依旧有呼必迎
        然而却不学打枪
        也不会射箭
        逮着一只野鸡
        吹嘘捉到十只
        捉到一只田鼠
        叫到十里八乡都听得见
        他不钟意学射击
        他钟意的是
        我手中的猎物

        第三次邂逅
        我走我的路
        快节奏的怒吼吓我一跳
        我两步一回头
        战战兢兢地往前走
        直到怒吼的节奏放缓
        惊魂稍定
        我恍然顿悟
        原来我没有意识路边的一只死猫
        或他身后还有一小撮后脚短的哥们
        我更是毫无意识
        我经过的是他家门口

        第四次邂逅
        他竟然又变成谦卑得出奇
        热情主动
        都露在灿烂的笑脸
        三步当两步冲上来握我的手
        然后是
        温顺得就像一只小猫咪
        是万有引力造成这180度的转变?
        是我突如其来的魅力?
        可是
        我并没开法拉利
        或是开兰博基尼
        只能是他的顿悟
        虽然都说江山易改本性难移
        但肯定是顿悟
        不容置疑
        终于我转过来了
        原来是灯下黑
        我终于看到了他的顿悟
        我看到了
        他早已盯上的
        我手中那块带肉的猪骨头
 楼主| 发表于 2018-2-21 04:54:57 | 显示全部楼层
苏鲁支

苏鲁支扔掉手中的猪骨头,
因为他不耐烦
俗人只会在被窝里寻思
因为他不再相信超人
超人已跟随尼采
和希特勒
去会上帝
波斯哲人再次回到他所熟悉的山林,
还有他熟悉的野兽和老鹰。
太阳依旧每天从东方升起,
蜜蜂依旧在花丛中采蜜。
苏鲁支对蜜蜂说:
“蜜蜂啊!既然你不财迷,干嘛这么辛劳地采蜜呢?不是为了要让我猜谜吧?”
蜜蜂不理会吃饱撑着的波斯人。

苏鲁支看到蝴蝶,
于是问蝴蝶:“你还有梦到庄周吗?”
蝴蝶不理会吃饱撑着的波斯人。
苏鲁支不敢再问野兽和老鹰了,
吃饱撑着的波斯人
用尼采的话说
是一种耻辱
于是苏鲁支吃饱不再撑着
他开始忘记蝴蝶,
忘记庄周,
忘记蜜蜂,
忘记太阳,
忘记野兽和老鹰,
忘记在被窝里寻思的俗人
忘记尼采
忘记上帝
忘记不知他们是否已忘记的苏鲁支。

第二天早上太阳依然在东方升起,
蜜蜂依然在采蜜,
蜂蝶鸟兽超人俗人
都感受着严冬里太阳的温暖
蜂群和狗熊苏鲁支
都享受着香甜的蜂蜜
不论蝴蝶是否梦见庄周
或是庄周梦见蝴蝶
不论是耶稣
或者是尼采
还是上帝死去
不论俗人是否依然在寻思贼到底走去哪里?
不论苏鲁支要做超人还是隐士         
 楼主| 发表于 2018-2-21 21:51:05 | 显示全部楼层
再见庄周

苏鲁支不知是梦见
还是看见了庄周
吃饱不再撑着的苏鲁支问庄周:
这些年你都死去了哪里?
庄周说:我到咸鱼店里去找车辙痕迹里的小鱼,
我到北洋去找鲲鱼
还到南海去找鹏鸟,
足迹踏遍神州大地,
就是没有到梦里去找蝴蝶。
后来我连咸鱼鲲鹏都不找了
因为我在南海和北海看到了
会喷火的鲲鱼
还看到了下火蛋的鹏鸟
还有飘扬四海的米字旗和万国旗
和曾经插满神州大地的膏药旗

我曾经零距离接触最讲人权人道正义民主自由的
帝国使者
还有弘扬文明慈善的洋行商绅
渣甸(Jardine)先生告诉我:
我们的来由十分单纯
就是弘扬先进的文明和善意
我们帮忙你们推销手工艺品
我们提供科学文明和物资
还有我们万能的上帝

为啥贩卖鸦片?
渣甸说:
我们先不谈这些
社会要进步必须先谈法制文明
焚烧属于别人的商品
而未经对方的同意
就是藐视商业法律
更何况藐视法律的是你们的总督
林则徐
坦白告诉你
我亲自向军方要求出兵干涉
教育老林啥叫法治
我听不懂英国人的文明
只是看懂他们战舰上的
大炮和士兵
庄周如是说

本庄繁的说法更文明
你们的大军阀张作霖自私自利
把广大人民的东三省视为张家私产
我们大日本帝国帮助你们解放
帮助你们共建共赢共荣的大同世界

苏鲁支插了一句:
他们的真理文明和说辞其实
两百年不变
就是战舰大炮飞机

所以我还能梦蝴蝶吗?
我学做大炮飞机去了

庄周梦蝴蝶?蝴蝶梦庄周?
旷世杰作?
不温顺地给强权共荣和吸血
就要刀尖溅血
还旷个屁!
庄周如是说
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