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楼主: nanjingpingri

中央空调水系统为何设计7℃-12℃供回水温度?都是洋首是瞻的谬误

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发表于 2017-2-9 13:18:56 | 显示全部楼层
mjtskp 发表于 2017-2-7 20:51
任何结论的得出都要有大数据的支撑!总不能凭几组数据就简单臆断吧?

我回来了,终于能登陆网站了,继续回复122楼:

为啥约克的风冷螺杆热泵机组要让英国人彼得弗利单枪匹马去设计呢?而且是在没有那么大的焓差实验室的英国子公司的简陋环境里研发出来的。为什么汉特(Hunter)那么相信彼得弗利呢?那是因为彼得每设计一台机组就画它的平衡图,在平衡图上可以看到机组在任意室外工况和回水温度下的性能,包括冷量、蒸发温度、冷凝温度、输入功率、冷媒质量流量、高低压、排气温度等等。

当某些数据不理想就可以调整设计直到得到一个满意的设计为止。这和我们向美国工程师所学习到的设计方法不一样。汉特未必考虑到彼得的设计方法和别人不一样,但是他却看到彼得设计出来的产品没有投诉!这就是美国人挂在口头的战绩(track record)。我们向美国人学到的设计方法就和我后来到处见到的常规工程师的常规设计方法一样:

“选定蒸发温度为5℃和冷凝温度为50℃,首先用压缩机选型软件选出所要求制冷量的对应压缩机,并读取排热量。接着用蒸发器选型软件选出在标准工况在给定风量下冷量与压缩机制冷量相等的蒸发器,最后在标准工况下选出排热量和压缩机排热量相等的冷凝器。”

到底彼得的平衡图设计方法和常规方法有啥差别呢?什么是平衡图呢?首先,我们必须知道制冷空调是属于物理科学(physical science)中热力学(thermodynamics)范畴内的一门科学。物理科学到底是什么呢?它的特点是以数学这个语言来描述物理现象,比如运动物体的状态,比如基本粒子在一个给定立场下的运动状态,比如一座桥梁作用力的分布,比如末端机组的运行状态,比如整个空调系统的数值化性能等等。如何用数学语言来描述物理现象呢?用科学的言语来说就是建立数学模型。举个例子,一个在真空里自然下掉的物体的运动数学模型就是位移y=4.9t2。又如在30度斜坡滑行物体的运动数学模型是位移s=2.45t2,这是伽利略的大数据总结出来的结果,同时也是牛顿古典力学的牛刀小试。

彼得的平衡图正是空调机组的数学模型!它数值化描述机组在任意工况下的性能,比如从124楼的平衡图,我们可以读取无限多的数据,比如回水温度9℃,室外温度30℃时,冷凝温度=39.1℃,蒸发温度=-0.8℃,制冷量=27kW;比如回水温度9℃,室外温度35℃时,冷凝温度=44℃,蒸发温度=-0.5℃,制冷量=26kW;比如回水温度9℃,室外温度40摄氏度时,冷凝温度=49℃,蒸发温度=0℃,制冷量=25.1kW;比如回水温度18℃,室外温度50摄氏度时,冷凝温度=62.8℃,蒸发温度=9℃,制冷量=30kW,系统高压报警……

在中学重复伽利略(Galileo)物体斜面滑动的实验时,物理水平比较低的同学都死板地按照实验手册,拼命做实验找上十来组数据,然后把数据连接成曲线。对这些同学来说每一组数据都是支离破碎的独立数据,这和我所看到的绝大部分的工程师设计空调机组的情况一样。我们这些比较肯动脑筋的学生不等老师教授就已经自学,所以知道滑行物体的数学模型是位移s=0.5gt2sin30o=2.45t2。所以我们事先画好这条抛物线,做实验只是取三两组数据验证它们都在抛物线上就完成任务了。我的看法是我们那些不懂物理的同学做了十来次实验取得的是支离破碎的大数据,而我们这些懒虫却只取了两三足以验证这个数学模型的准确性的小数据而已。关键是啥?是老师如何批卷?当然是我们的小数据分数最高啦!

回到空调机组的数学模型,输入结构参数后,各别机械部件的选型软件是多值关系(relation),它代表该机械部件(如压缩机或蒸发器)在任意工况下的性能。平衡图是利用这些关系(relation)和它们之间的热交换关系构建机组的数学模型。这就是彼得弗利所构建的平衡图。有了数学模型,测试数据只需要测试几组数据,验证数学模型的准确性即可,因为选型软件是经过检查和认证的。

常规设计是单工况设计,就是只计算个别机械部件在标准工况下的冷量和它们在这一个工况下冷量的平衡,那是一个工况点的平衡而已!设计工程师都不知道这个设计出来的产品在别的工况运行时到底是啥回事,然后靠在实验室里的一些实验数据来揣测机组的性能,这样测试出来的数据都是支离破碎的独立数据,能大到哪里去呢?

长话短说,支离破碎的大数据不如数学模型+小数据……



发表于 2017-2-9 16:00:46 | 显示全部楼层
回复122楼:

风机盘管是非常标准的产品,从到200到14000CFM,每一个型号的风量是定死的,偏差在5%的范围内,冷风比基本上都是一样的,结构都是一样的。因此同一个系列的不同型号风机盘管,性能基本上是很接近的。虽然计算的不只是一个型号,但是作为讨论,看一个型号基本上就能代表整个系列,最小的200和最大的14000偏差稍大。 99楼所显示的是各个系列的FP85风机盘管在各种负荷下的供水温度。这是当风机盘管机组的冷量与潜冷量和热湿负荷平衡后的供水温度,所以是机组的特定性质而不是几个点的数据。随便取几个进风温湿度然后计算机组的冷量就是几个点的数据,那是支离破碎的数据,但机组的特定性质是不变的,这是有物理意义的,不是随意的几个点。

相似的例子是如果随便拿一块铁来称重量,这是一个没太多含义的数据,但是取一块铁的重量除于它的体积所得出来的数据就不是一个没有意义的数据了,因为它是铁的物理性质,这叫做密度。
发表于 2017-2-9 16:49:15 | 显示全部楼层
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发表于 2017-2-9 17:06:59 | 显示全部楼层
以上楼最下面的蓝线为例,它是712机组的物理性质。当满负荷运行时,蓝线显示机组的供水温度=7.88℃而不是7℃,这应是工程公司很熟悉的数据。为什么实际运行的供水温度经常是比这个温度还高,它经常是在8-9℃之间的呢?如何回答这个问题呢?随便拿几个工况来计算是无法计算出来的,但是上图的计算就能给你量化的答案。蓝线显示,当负荷下降到90%时,712机组的供水温度已经上升到8.3℃了,当负荷=75%时,供水温度=8.9℃,当负荷=60%时,供水温度=9.5℃,当负荷=50%,供水温度上升到接近10℃。一条蓝线应该足以回答工程公司对于水温高的疑问。说了那么多,我要说明的是支离破碎的数据再多也不能说明问题,但是理论的计算不在多,却能解决问题。
发表于 2017-2-9 18:37:39 | 显示全部楼层
zhuangzhou 发表于 2017-2-9 13:18
我回来了,终于能登陆网站了,继续回复122楼:

为啥约克的风冷螺杆热泵机组要让英国人彼得弗利单枪匹 ...

您多次提到数学模型+小数据设计、平衡图设计等等,请问可有使用此方式设计出的产品,并经过第三方权威检测证明确实是准确的?
发表于 2017-2-9 18:45:38 | 显示全部楼层
继续回复122楼:
其实104楼和115楼的图表中的每一个数据都是平衡状态的数据,也就是末端回风状态是和送风加上热湿负荷的状态相同的,这是经过多轮循环计算所得到的平衡点数据,所以它代表的是末端机组的特性。要了解末端的物理就像要了解运动物体的物理一样,就是要了解它在任意给定条件下的物理性质。所谓的大数据是实验科学的方法,通常是实验加数字分析(numerical analysis)其实实验科学的方法肯定不是最好的方法,最好的方法是理论分析计算(analytical method)。即使是实验科学的方法也肯定是参杂越多的局部理论计算越好,这叫做实验设计,设计好所需要最少的实验来采取关键的数据来验证局部的理论。像我前面所说做一个工况的设计然后采集大量支离破碎的实验数据,这是事倍功半而且误差很大的,不高明的手段。
发表于 2017-2-9 19:10:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangzhou 于 2017-2-9 19:12 编辑


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发表于 2017-2-9 19:13:57 | 显示全部楼层

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发表于 2017-2-9 19:15:57 | 显示全部楼层

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发表于 2017-2-9 19:35:14 | 显示全部楼层
mjtskp 发表于 2017-2-9 18:37
您多次提到数学模型+小数据设计、平衡图设计等等,请问可有使用此方式设计出的产品,并经过第三方权威检 ...


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