DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 过量空气系数降低对柴油机性能的影响 过量空气系数降低会导致燃料的不完全燃烧，尤其是使用结构复杂、碳链较长的劣质高粘度燃料油时情况会更严重。当过量空气系数降低接近于1的时候，因燃料不完全燃烧不仅会使柴油机的效率下降，由于剩余燃料的热分解还会析出游离碳粉使排气管冒黑烟，使气缸磨损增加，对柴油机的寿命产生有害影响 [ 2 ] 。当过量空气系数继续降低时，会导致油气过浓，着火延迟期变长，燃烧过程拖后，使柴油机的性能降低，甚至导致柴油机熄火 [ 3 ] 。 下面主要分析过量空气系数降低对柴油机的动力性和热负荷产生的影响。 2.1. 对动力性的影响 柴油机的过量空气系数 为其气缸内吸入的实际空气量与喷入气缸内燃料完全燃烧时所需要的理论空气量之比 [ 4 ] 。对于增压柴油机，平均有效压力 (10 5 Pa)与过量空气系数的关系如下 [ 5 ] ： (1) 可得： (2) ——有效效率； ——容积效率； ——增压空气压力，10 5 Pa； ——燃料低热值，kJ/kg； ——增压空气热力学温度，K。 由式(2)可见，平均有效压力与过量空气系数呈反比关系，在过量空气系数降低的情况下，为了保证有效效率不变，需要提高 ，但是 的提高受到柴油机的热负荷和机械强度的限制；同时，为了保证柴油机工作的耐久性和可靠性， 的进一步提高也会受到限制。因此过量空气系数降低后柴油机的有效效率减小，动力性降低。 2.2. 对热负荷的影响 排气平均温度 (℃)与过量空气系数的关系如下 [ 5 ] ： (3) ——扫气系数； ——指示热效率； ——燃烧1 kg燃料所需的理论空气量，kg/kg； ——空气的定压比热，kJ/(kg∙℃)； ——燃气的定压比热，kJ/(kg∙℃)； ——增压空气温度，℃； ——冷却液带走热量的百分数。 由式(3)可见，柴油机的排气平均温度主要由 决定，在扫气系数一定的情况下过量空气系数对平均排气温度的影响较大。以高海拔环境为例，研究表明，排气平均温度随海拔高度的变化率较大，随着海拔的升高，大气压力减小，过量空气系数降低，柴油机的排气平均温度迅速增加 [ 6 ] 。过量空气系数降低导致排气平均温度增加的主要原因是：随着过量空气系数的降低，为了保证柴油机的进气量不变，需要提高涡轮增压器的转速，一方面，涡轮增压器转速的提高无法完全抵消环境因素导致的进气量减少；另一方面，由于提高了涡轮增压器的转速，导致压气机的后出口温度升高。这样，柴油机进气量减少导致涡轮增压器转速提高，但是过量空气系数降低，致使燃料燃烧不充分，燃料在缓燃期和急燃期阶段无法完全燃烧，后燃现象严重，从而导致排气平均温度升高，柴油机的热负荷增加。 对非增压柴油机的分析类似，由上述分析可以看出，过量空气系数降低会导致柴油机性能下降。由于过量空气系数的降低，柴油机的空燃比降低，气缸内的混合气过浓，致使燃烧恶化。另外，过量空气系数的降低还会导致柴油机在压缩过程终点时的缸内温度和压力降低，使滞燃期延长，循环效率下降，进而导致柴油机的性能下降 [ 7 ] 。
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user: 3. 过量空气系数的防熄火要求分析 3.1. 模型建立 为了方便对柴油机防熄火的临界过量空气系数进行分析，现对一单缸柴油机进行建模，并做出如下假设 [ 8 ] ： 1) 缸内工质的状态是均匀的，即缸内各物理量在空间上保持均匀； 2) 缸内工质在各瞬时均达到热力学平衡态，并将循环工质简化为空气，其比热容为定值，工质的状态由热力学方程、理想气体状态方程决定； 3) 忽略柴油机实际工作过程的摩擦阻力及进、排气阀的节流损失； 4) 在膨胀和压缩过程中忽略气体与气缸壁之间的热交换，简化为可逆绝热过程； 5) 将燃料燃烧放热的过程简化为工质从高温热源可逆吸热的热力学过程； 6) 气缸内没有完全燃烧的燃料不发生热分解，同时忽略剩余燃料对燃烧终了温度的影响。 对于单缸柴油机来说，当进气量减少，过量空气系数下降，导致燃料燃烧不充分，燃烧产生的气体膨胀压力不足以推动活塞维持柴油机运转时，柴油机将会因为动力不足无法带动负荷而熄火。柴油机的负荷可以用其阻力矩来表示，可以通过测量某一工况下曲轴的输出转矩 作为其阻力矩，为了维持运转至少需要对活塞产生的压力为 [ 5 ] ： (4) ——柴油机带动负荷时应对其活塞作用的最小压力，10 5 Pa； ——测得的阻力矩，N∙m； ——行程数； ——气缸工作容积，L。 柴油机的过量空气系数 为： (5) ——柴油机喷出燃料的质量，g； ——气缸实际吸入的空气量，g； ——单位质量燃料完全燃烧所需空气量，g/g。 当进气量 减少导致过量空气系数 降低使燃料燃烧产生的气体膨胀压力小于 时，柴油机将停止运转而熄火。 3.2. 气体膨胀压力计算 下面对燃料燃烧产生的气体膨胀压力进行计算，计算分为两个过程：绝热压缩过程和绝热燃烧过程。 绝热压缩过程：从气缸吸气结束到活塞运行到上止点的压缩过程。气缸吸入空气后与油气混合均匀，视为标准状态下的理想气体，即： (6) 、 为标准情况下的大气压(10 5 Pa)和大气温度(K)， 为混合气物质的量(mol)，等于燃料、氧气、氮气的物质的量之和。 由于忽略了与外界的热交换，柴油机压缩混合气的过程可以视为绝热压缩过程，即 [ 8 ] ： (7) (8) 其中， 为比热容比， ， 为总自由度除以2； 为压缩结束时混合气的体积， ， 为柴油机的压缩比。由(7) (8)两式可以计算得到压缩终了时混合气的压力 和温度 。 绝热燃烧过程：由于柴油机处于临界状态下，燃料燃烧产生的压力与带动负荷所需的压力相等，所以认为燃烧过程混合气体积不变，视为绝热定容燃烧过程。 燃料燃烧的化学方程式为 [ 5 ] ： 由热力学的基尔霍夫定律可得 [ 8 ] ： (9) 和 为燃烧的热效应(J)， 、 和 、 分别为第j种生成物及第i种反应物的摩尔数(mol)及定容摩尔热容(J/mol∙K)。结合燃料燃烧的化学方程式，由式(9)可以计算得到燃烧终了时混合气的温度 (需用试算法确定)，再由理想气体状态方程 可以计算得到燃烧终了时气体的膨胀压力 (燃烧结束后混合气总物质的量 为燃烧生成物与剩余燃料的物质的量之和)。 在临界状态下燃料燃烧产生的气体膨胀压力等于柴油机带动负荷对其活塞作用的压力，即： (10) 由式(10)可以反推出此时的过量空气系数 ，即柴油机防熄火的临界过量空气系数。 3.3. 实例分析 为了方便计算和分析，现假设柴油机所使用的燃料为CH 4 ，由于过量空气系数 ，燃料有剩余，燃烧的化学方程式为： 设缸内有1 mol的CH 4 ，用标准状况下的热力学数据近似计算CH 4 的燃烧过程[ 8 ] ，有： 式中， 为生成焓， 、 分别为物质的摩尔焓和标准摩尔焓，其中标准摩尔焓已知，可得： 即： 上式左边各项均与温度 有关，所以需用试算法确定： Table 1 The trial calculation dat 温度 T 2 /K /J /J /J /J 2000 100811.2 82694.7 64808.5 753560.5 2100 106856.4 87845.6 68412.5 797009.6 2200 112927.3 93057.9 72031.5 840719.9 2300 119022.2 98326.7 75664.0 884668.9 2400 125139.6 103647.3 79309.1 928838.6 表1. 试算数据 由表1，温度 时的和与结果最接近，所以燃烧终了时温度近似为2300 K，混合气总物质的量 ；设气缸容积 ，压缩比为20，则此时混合气的体积 ；设柴油机所带负荷 ，则由 可得此时的临界过量空气系数 。 上述分析表明，当已知柴油机的负荷时，可以计算得到此时柴油机防熄火的临界过量空气系数，当过量空气系数下降至临界值以下时，柴油机将因无法带动负荷而熄火。
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user: 4. 结束语 本文分析了过量空气系数与平均有效压力、排气平均温度等柴油机性能参数的关系，对柴油机内燃料燃烧的过程进行了建模计算，得到了柴油机防熄火的临界过量空气系数的理论值。分析表明，在低过量空气系数下，无法保障柴油机的正常工作，在低于临界过量空气系数时柴油机会熄火。 柴油机在实际运行时，对过量空气系数的要求会更严格，临界过量空气系数也会比理论值更大。一方面，当过量空气系数降低后，会导致燃料燃烧不充分，柴油机会冒黑烟，这对柴油机本身的动力性、排放性、可靠性都会造成很大的影响；另一方面，在建立模型时本文做出了很多假设，由于柴油机在实际运行时，不可避免的与外界有热交换过程，所以整个过程并不是绝热的，而且没有完全燃烧的剩余燃料会在高温下产生热分解，还有实际运行过程中会产生摩擦损失等等。所以在实际中为了保证柴油机不熄火，其临界过量空气系数比理论值要大。
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user: 摘 要 我们对未活化的苯乙烯末端烯烃进行了脱氢Heck反应的研究，运用Pd(acac) 2 做催化剂，Cu(OAc) 2 作氧化剂，并添加少量AgF，乙酸乙酯作溶剂，在100℃下反应24 h，苯乙烯直接脱氢得到1，4-二苯基-1，3-丁二烯，具有共轭结构，能作为许多有价值化合物的中间体，具有潜在的应用价值，我们还对该反应提出了一个可能的机理。 关键词 :苯乙烯，共轭二烯烃，脱氢Heck反应
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user: 1. 引言 最近几年，过渡金属催化C-H活化一直受到了人们的关注[ 1 ] [ 2 ] ，通过C-H活化我们可以在分子中直接形成C-C键得到许多有价值的化合物，反应原料不需要前活化，大大较少了成本，具有极高的原子经济性，这为一些复杂化合物的工业化生产奠定了基础。过渡金属催化C-H活化最为人们熟知的一个反应为Mizoroki-Heck反应 [ 3 ] ，反应使用芳基卤和烯烃反应，脱去一分子HX，实现芳基的烯烃化，该种反应为单方面C-H活化，原料芳基卤还是经过了前活化。为了真正实现C-H活化，人们开始转向双方面C-H活化，即原料都没有经过前活化，通过过渡金属催化以后脱去两个H原子实现C-C偶联，这样的反应称为脱氢Heck反应，这种反应涉及到两个C-H活化，难度较大，它是最近人们一直寻找的催化体系突破对象。 共轭二烯烃和和多稀类化合物存在于许多天然产物以及具有药物活性的化合物中，如维他命A，海鞘素、胡萝卜素、蚕蛾醇、绿色霉素等[ 4 ] [ 5 ] ，还存在于一些功能材料中，合成这些分子主要以下一些方法：羰基乙烯化反应叫做Wittig反应 [ 6 ] ，与此相类似的反应如Horner-Wadsworth-Emmons反应 [ 7 ] ，Julia稀化反应 [ 8 ] ，Peterson反应 [ 9 ] ，Stille偶联 [ 10 ] ，Heck稀基化 [ 11 ] ，Negishi偶联[ 12 ] 。最近，又有人报道了苯乙烯和丙烯酸酯的氧化偶联，生成共轭二烯烃，由此可以看到随着人们的研究深入，共轭二烯烃类化合物的合成越来越向直接C-H活化靠拢，但是还需要借助原料中的导向官能团辅助，如酯基、羰基，这些基团能在一定程度上能活化C-H键，又能起到C-H键的定位作用，因为在有机分子中存在大量的C-H键，许多C-H键的键能相似，所以在反应时存在反应选择性的问题，不可避免会形成同分异构体，对C-H键进行准确定位对合成特定的化合物来说很重要。 本文中，我们用苯乙烯为原料，用Pd(acac) 2 作催化剂，用廉价的Cu(OAc) 2 作氧化剂，添加AgF，并用低毒的乙酸乙酯作为溶剂，在100℃下脱氢偶联得到1，4-二苯基-1，3-丁二烯，分离产率为70%，并对苯乙烯做了三个底物的拓展，产率都在60%左右。我们并没有使用前活化的原料，也没有借助复杂的导向官能团辅助C-H活化，实现了脱氢Heck反应，为进一步改进苯乙烯脱氢偶联反应体系奠定了基础。
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user: 2. 实验部分 2.1. 主要仪器和试剂 实验试剂：乙酰丙酮钯、硫酸铜、氟化银、乙酸乙酯、苯乙烯以及其他实验相关的试剂。实验过程中所有的试剂都是从试剂公司购买直接购买，未经纯化直接使用。 主要仪器： 1 H NMR， 13 C NMR核磁数据采集采用Bruker Avance 300超导核磁共振仪，氘代溶剂为CDCl 3 ，气相型号Shimadzu GC-2014系列，配有火焰离子化检测器，配有柱子的规格Rtx@-65 (30 m × 0.32 mm ID × 0.25 μm df)，用联苯作内标，薄层色谱分析用的是硅胶板，Buchi旋转蒸发仪，SYNTHWARE压力管(10 ml)。产物通过柱层析分离，所使用的硅胶规格200~300目。 2.2. 反应条件的优化 苯乙烯脱氢偶联的反应式如图1所示。 如表1所示，通过苯乙烯脱氢偶联的条件优化可知：我们反应体系的最佳反应条件为1a (80 μl 0.7 mmol)，Pd(acac) 2 (7 mol%)，Cu(OAc) 2 (0.525 mmol 1.5 equiv)，AgF (30 mol%)，乙酸乙酯(2 ml），反应 图1. 苯乙烯脱氢偶联反应式 Table 1 Condition optimizatio Entry 催化剂 氧化剂 添加物 溶剂 产率/% a 1 b Pd(acac) 2 AgOAc —— ClCH 2 CH 2 Cl 16 2 Pd(acac) 2 AgNO 3 —— ClCH 2 CH 2 Cl 13 3 Pd(acac) 2 AgCO 3 —— ClCH 2 CH 2 Cl — 4 Pd(acac) 2 AgF —— ClCH 2 CH 2 Cl 23 5 Pd(acac) 2 PhI(OAc) 2 —— ClCH 2 CH 2 Cl — 6 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— ClCH 2 CH 2 Cl 28 7 Pd(OAc) 2 Cu(OAc) 2 —— ClCH 2 CH 2 Cl 21 8 Pd[P(Ph) 3 ] 2 Cl 2 Cu(OAc) 2 —— ClCH 2 CH 2 Cl 痕量 9 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— 乙醇 — 10 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— DMSO 痕量 11 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— DMF — 12 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— EtOAc 35 13 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— NMP 14 14 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— THF 28 15 b Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— EtOAc 45 16 c Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— EtOAc 55 17 d Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 —— EtOAc 53 18 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 三氟乙酸 EtOAc 33 19 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 KO t Bu EtOAc — 20 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 KHCO 3 EtOAc 15 21 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 对苯醌 EtOAc 33 22 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 苯甲酸 EtOAc 54 23 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 AgF EtOAc 24 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 AgF (0.3 eq.) EtOAc 78 26 Pd(acac) 2 Cu(OAc) 2 CsF EtOAc 57 27 —— Cu(OAc) 2 AgF EtOAc — 表1. 条件优化 a 气相产率，联苯作内标； b 1a (0.7 mmol)，Pd(acac) 2 (5 mol%)，Cu(OAc) 2 (0.35 mmol 1 equiv)，乙酸乙酯(2 ml)温度100℃，反应时间24 h； c 1a (0.7 mmol)，Pd(acac) 2 (7 mol%)，Cu(OAc) 2 (0.525 mmol 1.5 equiv)，温度100℃，反应时间24 h； d 1a (0.7 mmol)，Pd(acac) 2 (7 mol%) Cu(OAc) 2 (0.7 mmol 2 equiv)乙酸乙酯(2 ml)温度100℃，反应时间24 h； e 体系中添加的添加剂的量均为20 mol%，除特别说明外。 温度为100℃，反应时间为24 h，体系用Ar保护，产物2a的气相产率最高为78%，经柱层析分离后的分离产率为70%，我们后来又尝试增加催化剂的量，氧化剂剂的量以及AgF的量，但是产率都在78%左右，并没有提高，所以就将最优的反应条件最终定为1a (0.7 mmol)，Pd(acac) 2 (7 mol%)，Cu(OAc) 2 (0.525 mmol 1.5 equiv)，AgF (30 mol%)，乙酸乙酯(2 ml)。降低反应温度到80℃，产率降温50%，当升高温度至130℃时副产物增多，产率为52%。反应时间增加到30 h时副产物增多，产率67%，减少反应时间到18 h，产率60%。 2.3. 实验步骤 取一个10 ml带有支管的高压反应管(SYNTHWARE)，向试管中依次加入磁子、Pd(acac) 2 (0.0075 g 7 mol%)，Cu(OAc) 2 (0.105 g，0.525 mmol，1.5 equiv)、AgF (0.013 g，30 mol%)，盖上配套的黑色高压帽，不要拧紧，以备下一步通过支管向试管内部通Ar保护，打开与Ar伐相连的排气进气装置，将装置上的橡皮管与支管相连，先进行抽气，将管内的空气排净，10 min后将Ar伐打开，再将抽气伐关闭开进气阀，向试管内通Ar，30 s后关闭进气伐，再关闭Ar伐，打开抽气伐，如此循环2次，最后一次在通Ar时中将高压帽打开一个小口向管内快速注入86 μl的苯乙烯，再快速注入2 ml乙酸乙酯，最后快速将高压帽拧紧让高压管处于密封状态，关闭Ar伐及抽换气装置，将高压反应管放入100℃的油浴锅中，反应24 h。 反应完后反应液呈棕黄色澄清液，在试管底有少量的黑色固体，待反应液冷却后加入1 ml乙酸乙酯稀释，点板，展开剂为石油醚:乙酸乙酯(200:1)，在紫外灯下展开图像，如图2所示。1为反应液展开结果，图中显示的是主要点，一些杂点未标出，2为苯乙烯展开结果，与1作对照。产物开始很淡，但是慢慢会显蓝色荧光，说明物质中含有双共轭结构。将反应液用细硅胶拌样，用柱层析分离，得到产物0.049 g，W = 70%，片状晶体。 2.4. 底物的拓展 我们对苯乙烯的偶联反应拓了三个底物，4-甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯和4-氯苯乙烯，在上述最优的反应条件下4-甲基苯乙烯反应后分离得到0.047 g (W = 58%)，片状晶体。4-氯苯乙烯反应后分离得到0.071 g (W = 74%)，白的固体。4-叔丁基苯乙烯反应后得到0.068 g (W = 61%)，片状晶体。具体操作步骤同苯乙烯偶联反应，底物拓展如图3所示。我们也尝试了4-溴苯乙烯，反应后发现与该体系不兼容生成了其它产物。如何改进反应体系来扩大末端烯烃的偶联范围是我们下一步的研究方向。
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user: 3. 结果与讨论 通过大量的反应条件的筛选，我们得到了现在为止最优的反应条件，从所确定的反应条件来看，我们对该反应做了以下的猜想：Cu(OAc) 2 在反应过程中不仅起到了氧化剂的作用，而且Cu(OAc) 2 中的(OAc) − 能起到配体的作用，稳定Pd(acac) 2 ，AgF中的F − 能在一定程度上活化C-H键，使C-H活化更容易进行，Ag + 又能促进氧化过程的进行，在体系中起到辅助催化剂的作用。任何一个有机反应都是复杂的，以上只是猜想，下面给出一个我们猜想的反应机理图，如图4所示，有待进一步研究验证。 图2. 爬板结果 图3. 底物的拓展 图4. 可能的反应机理图 核磁数据 1，4-二苯基-1，3-二烯： 1 H NMR (600 MHz， CDCl 3 ) δ 7.44 (d， J = 7.3 Hz， 4H)， 7.33 (t， J = 7.7 Hz， 4H)， 7.23 (t， J = 7.3 Hz， 2H)， 6.96 (dd， J = 11.9， 2.8 Hz， 2H)， 6.67 (dd， J = 11.8， 2.8 Hz， 2H). 13 C NMR (151 MHz， CDCl 3 ) δ 135.43， 131.88， 131.26， 130.17， 129.01. 1，4-(4-氯苯基）-1，3-二烯： 1 H NMR (600 MHz， CDCl 3 ) δ 7.34 (t， J = 6.9 Hz， 4H)， 7.30 - 7.27 (m， 4H)， 6.92 - 6.86 (m， 2H)， 6.65 - 6.58 (m， 2H). 13 C NMR (151 MHz， CDCl 3 ) δ 138.35， 135.89， 134.58， 132.11， 131.49， 130.10. 1，4-(4-甲基苯基)-1，3-丁二烯： 1 H NMR (600 MHz， CDCl 3 ) δ 7.32 (d， J = 8.0 Hz， 4H)， 7.13 (d， J = 8.0 Hz， 4H)， 6.89 (dd， J = 11.9， 2.8 Hz， 2H)， 6.61 (dd， J = 11.8， 2.8 Hz， 2H)， 2.34 (s， 6H). 13 C NMR (151 MHz， CDCl 3 ) δ 139.99， 137.25， 134.88， 131.96， 131.13， 128.87， 23.49. 1，4-(4-叔丁基苯基)-1，3丁二烯： 1 H NMR (600 MHz， CDCl 3 ) δ 7.37 (d， J = 8.5 Hz， 4H)， 7.35 (d， J = 8.6 Hz， 4H)， 6.91 (dd， J = 11.9， 2.8 Hz， 2H)， 6.63 (dd， J = 11.9， 2.7 Hz， 2H)， 1.32 (s， 18H). 13 C NMR (151 MHz， CDCl 3 ) δ 153.1， 137.32， 134.78， 131.39， 128.69， 128.21， 36.93， 33.91.
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user: 摘 要 本研究以电脑视觉模拟应用配合问卷法调查民众对于商业建筑物外墙推动垂直绿化之认知与态度，探讨使用者对于垂直绿化推行之认知、疑虑以及绿覆率偏好。本调查共发出157份问卷，有效回收问卷142份，用SPSS统计软体(Statistical Package for Social Science)进行回收问卷之分析。分析结果得知整体受访者普遍认同垂直绿化认知问项，最有疑虑部分为[蚊虫问题]与[维护费用过高]，而在年龄、职业、教育程度对于垂直绿化会有认知差异，整体受访者认为商业建筑推动垂直绿化之最适合绿覆率为百分之五十。 关键词 :垂直绿化，商业建筑，民众认知
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user: 1. 引言 工业发展以及都市发展的快速扩张之下，为居民生活带来食衣住行的便利，却也使环境污染问题日益严重，许多都市问题如热岛效应、空气污染造成生态与环境的损害。因此永续发展议题在近年来受到更多重视，生态都市等观念也成为面对全球环境变迁的重点。 绿建筑指标中的[生物多样性指标]，其订定目的为维持生态平衡，创造人与生态互利的环境，正是面对环境污染问题的重要指标，屋顶绿化与植生墙面等建筑立体绿化便是其评估项目之一，除台湾的绿建筑指标外，欧、美、日等先进国家也分别制定垂直绿化的推广及奖励方针。植生墙面带来都市视觉景观的提升外，也有节能、净化空气等对于生态环境及居住质量的实质帮助。 都市中商业行为密集、商业建筑林立，如能在商业建筑物外墙上施行垂直绿化，便能对都市推动永续发展有帮助，故本研究藉由使用者的角度探讨垂直绿化应用于商业建筑外墙之环境偏好探讨，以了解使用者对于商业建筑推动垂直绿化后的优点满意度与偏好，以及垂直绿化推动的疑虑，厘清后整理之结论将作为未来推动垂直绿化之参考方向。
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user: 2. 文献理论与回顾 近年來，随着我国都市规划的不断发展，都市用地日益紧张，墙面绿化一般配置攀缘植物，占用地面土地极少，但植物覆盖的可观面积大，因此墙面绿化具有良好的观赏性。城市建筑物的墙面是建筑占地面积的几倍到几十倍大，如果能绿化1%的墙面，其绿化面积也十分可观(陈庆、蔡永立，2006；刘宗群、黎明，2007) [ 1 ] [ 2 ] 。 商业行为是推动台北市经济发展的重要项目之一，根据行政院主计处资料指出，2009年我国服务业名目国内生产毛额占全经济比重达六成八以上，已与美、英、荷等以服务业为经济主体的国家相似，显示我国经济发展重心的确逐渐转移至服务业趋势。在诸多服务产业中，系以商业服务业所占比重最大，达两成以上，对经济成长的重要性已不言而喻(经济部，2015) [ 3 ] 。而根据(台北市政府都市发展局，2014)全市发展概况指出，台北市现行都市计划区域总面积为271.8平方公里，其中占地比例依次为公共设施用地(71.13平方公里)、住宅区用地(38.04平方公里)、商业区(8.77平方公里)、工业区(4.11平方公里)。表示经济行为用地中，商业区占据最大的比例，如在商业建筑物推广垂直绿化，能够有效降低能源消耗、使人身心得到舒缓、隔绝噪音等，并达到舒缓都市环境负担的效果[ 4 ] 。 2.1. 垂直绿化效益 本研究以垂直绿化之物理效益和心理影响来探讨，城市降温绿色基础设施的作用，主要是通过对气候变化的关注和城市扩张的推动，以减少建筑物的能源负载和提高人体热舒适性。研究不同形式的绿色设施，包括城市森林(urban forests)、行道树(street trees)、公园(parks)、草坪(turf-grass)、屋顶绿化(green roofs)、花园(gardens)和绿墙(green walls)，虽然他们的相对贡献和相互关系也许不太容易辨识。即使在温带气候，每增加10%绿色设施可降低城市平均气温2.5℃，从而降低城市热岛效应的频率和幅度，植栽冷却可以代替机械化空调使用的能源，有助于降低建筑物整体的碳排放量(Ross W.F. Cameron ， Jane E. Taylor， Martin R. Emmett. 2014) [ 5 ] 。 苏玮佳(2001)提出绿化植栽的实质机能分为三大类，人身环境改善效果、经济效果、都市环境改善效果；人身环境改善效果为：微气候暖活、噪音的降低、安适感的提升、火灾延烧的预防、避难路线的确保。经济效果为：建筑物的保护、省能、宣传集客。都市环境改善效果为：气候改善、资源节省、空气净化、水份涵养、都市生态、景观构成[ 6 ] 。探讨垂直绿化对于心理的影响时，大部分研究皆指出垂直绿化可舒缓都市人的压力和紧张，Rachel Kaplan (1984)提到都市环境所带来的压力和紧张是被大众所承认的，其恢复和疗愈的方法也许不太明显，特别是环境质量的测量在环境配置的作用过程中往往被忽略。城市自然环境本身可以提供人们身心的恢复性体验，经过理论分析后提出在自然背景下专注于魅力和一致性的基本过程的重要性，当这些都由环境提供时，可提供比偏远郊区的自然环境更多益处[ 7 ] 。 本研究整理文献结果将问卷题目分为垂直绿化认知与垂直绿化疑虑两大部分，探讨民众对于垂直绿化观感之认知差异以及顾虑因素，以讨论商业建筑在推广垂直绿化所会面临的实际问题。 2.2. 商业建筑 依内政部营建署(2013)法规之定义，商业建筑(B类)之类别定义为供商业交易、陈列展售、娱乐、餐饮、消费之场所，以下再细分四种组别定义：B-1供娱乐消费，且处封闭或半封闭之场所、B-2供商品批发、展售或商业交易，且使用人替换频率高之场所、B-3供不特定人餐饮，且直接使用燃具之场所、B-4供不特定人士休息住宿之场所[ 8 ] 。而民众认知之商业建筑普遍定义为从事各种类型之商业行为之建筑场所，从日常用品贩卖之商场，到金融交易所等商务办公建筑，皆属商业建筑之范畴，其坐落位置通常位于城市中较繁华之位置，甚至是位于都市中心的精华地段。 商业建筑物入口与外墙造型，为建筑物之第一印象，若外墙形式平凡，则会使建筑物形象淹没于市容中。垂直绿化便是建筑物外墙的一种造型方式，除有助于提升商业建筑物入口意象与沿街面风格外，其效益如改善市空气质量、节能、调节都市微气候等，均能提升商业区域步行品质并增进民众身心健康。 2.3. 民众之环境知觉与认知 Zube & Simcox (1993)提出景观知觉过程模式，探讨人类与景观知觉之相互关系，说明人与景观的关系是综合刺激、反映、供给讯息及概念形成之间的合成[ 9 ] 。而认知(cognition)一词最初源自于心理学，分为广义和狭义两种。狭义的认知是指将认知解释为认识或知道这些认识作用包括有感觉、知觉。而广义的认知是称所有形式的认识作用，这些作用包括有感觉、知觉、注意、记忆、推论、想象、预期、计划、决定、问题解决，及思想的沟通等等(钟圣校，1990) [ 10 ] 。人对于周围环境的看法需要透过认知作用的产生，认知作用则依靠知觉，将各种知觉归纳出原则，建立知识，以指导行为发展(谢秉佑，2007) [ 11 ] 。 综合上述看法可理解民众对于垂直绿化之知觉，一方面取决于其五官接收环境的刺激后，对有设置垂直绿化之建筑物产生直接感受，另一方面接受刺激得到感受后，再经由逻辑的思考或者从过去既有经验或印象来得到认知结论或做出反应。故本研究依照上述对于人与环境知觉与认知之文献，整理成问卷个人项目之性别、年龄、教育程度、职业、是否具相关背景、是否是该栋建筑物使用者等，以此探讨商业建筑推动垂直绿化在不同变项之民众认知差异。
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user: 3. 调查与方法 3.1. 问卷设计 本研究调查台北市商业建筑设置垂直绿化并筛选后，以设置模块式垂直绿化的玖华相机店作为案例，依照上述文献回顾整理之民众对于垂直绿化效益与疑虑认知偏好来设计问卷。问卷设计分为三个部分，第一部分为性别、年龄、教育程度、职业、是否具相关背景、是否为建筑物使用者等六项[个人基本数据]，第二部分为[民众对于垂直绿化效益]，共分九题，计分方式采用李克特(Likert)五点尺度量表，第三部分为[民众对于垂直绿化疑虑]，以复选题方式设计，共有六个子项目，并另外探讨民众对于垂直绿化绿覆率之偏好部分；本问卷题目项总共为16项。 本研究于2013年6月至11月期间，研究者至玖华相机店外亲送问卷或电子邮件寄送方式进行调查，本问卷主要发放对象为[有机会接触到垂直绿化商业建筑之民众]以及[实际使用到垂直绿化商业建筑之民众]，并在问卷回收与整理后，分析不同个人属性项目的受访者对于垂直绿化认知、疑虑以及绿覆率偏好之看法，探讨商业建筑推动垂直绿化的优点与应注意改善处，给予都市推动商业建筑垂直绿化之建议。研究初期预先发放5份纸本问卷，以了解民众填写问卷时实际填写之问题，进而加以改善；过程中有民众认为问卷中之部分名词过于专业，因此在问卷用字遣词改成较口语化及易懂之词汇，搭配笔者在旁协助说明后，均能了解并完成本问卷。 问卷设计过程中，参考Gorsuch (1983)之建议，样本数量至少应为题项数的5倍，并且样本总数大于100为佳[ 12 ] 。为求问卷结果精确，故本研究以题目项之10倍做为样本数依据，预计发放160份问卷，实际发送后，整理回收问卷共计157份，扣除漏填与错答问卷后，得出有效问卷为142份。 3.2. 数据分析方法 本研究问卷回收结果，以SPSS (Statistical Package for Social Science) 17.0软件中文版作为数据分析方法，所得数据经整理与编码后，进行验证与分析。
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user: 5. 综合讨论 在建筑物垂直绿化的研究报告中大部分指出，垂直绿化能为壁体带来建筑物本身的能源节约、植物能净化空气、改善都市的整体气候、火灾时提供建筑物保护、对人的身心理舒缓与压力释放等帮助，问卷结果显示大部分受访者均对于商业建筑实施垂直绿化所带来的效益抱持肯定的态度，而商业建筑推广垂直绿化之绿覆率偏好为50%。 受访者对垂直绿化认知普遍持正向态度，最同意为[美化环境]认知，其次为[降温]、[空气净化]，显示受访者认为商业建筑设置垂直绿化能够让都市街道景观具丰富性、提升步行空间质量，也具备改善都市空气质量以及帮助建筑物降温之效果，最不同意者为[防止火灾蔓延]，可能原因是普遍受访者不认为植物本身具有抗火耐热的特性。而年龄、教育程度、职业背景对于部分垂直绿化问项有认知差异，如高龄族群之认知态度明显低于其他年龄层，进而分析年龄与疑虑知交叉表后得知，可能原因为高龄族群认为垂直绿化会带来维护费用过高与蚊虫疑虑的困扰，而教育程度越高者认知态度越高，表示学习阶段不同对于垂直绿化认知有所影响。职业别不同，对于垂直绿化的看法亦有不同，其中学生以及工业较同意垂直绿化具有[降温]、[节能]、[空气净化]、[改善都市气候]效果，而军公教普遍不认同这些认知，可能原因为不同建筑使用类型，需设置适合之垂直绿化方式，而现有设置垂直绿化之公共建筑还有改进之处。 在垂直绿化疑虑部分，被勾选题项依序排列为[蚊虫疑虑]、[维护费用高]、[安全疑虑] [视觉景观不佳]、[风水疑虑]。其中工业、自由业较重视蚊虫孳生问题，而学生、无业、退休受访者较重视维护费用，表示经济能力与工作环境的质量会影响垂直绿化观感，不具有相关背景以及不是垂直绿化建筑物的使用者认为设置垂直绿化可能会有植栽或构件掉落的安全疑虑，直接使用垂直绿化建筑物的受访者以及服务业者则表示，设置垂直绿化可能会牵涉到室内、外之风水学，大面积垂直绿化设施则可能造成阴森感。
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user: 6. 结论与建议 本研究主要探讨民众对于商业建筑垂直绿化认知与疑虑，以及商业建筑最适合之绿覆率偏好。经SPSS分析并综合讨论后，整理出商业建筑设置与推动垂直绿化结果与建议。 6.1. 结论 6.1.1. 绿覆率偏好 民众认为商业建筑设置垂直绿化最适合之绿覆率为50%，而具有建筑、景观、都市规划、土木工程等相关背景之受访者认为50%与75%皆为合适的商业建筑垂直绿化绿覆率。 6.1.2. 垂直绿化认知 民众最同意垂直绿化具有美化环境效果，帮助室内降温，净化都市空气，最不同意垂直绿化具有防止火灾蔓延效果。其中高龄族群、军公教普遍抱持不认同态度。 6.1.3. 垂直绿化疑虑 民众认为设置垂直绿化最有可能带来[蚊虫疑虑]与[维护费用过高]的问题，分析整理后得知，经济能力、工作环境质量、构件型式、风水学均会影响到垂直绿化观感。 6.2. 建议 6.2.1. 加强垂直绿化认识 对于垂直绿化认知越高者，愿意推动与使用垂直绿化建筑的意愿就越高，从本研究结果可知，学历越高者越同意垂直绿化各项认知，建议建筑、景观、都市规划、土木工程等相关科系可多增设垂直绿化课程、讲座、演讲、论坛，增加产学合作机会，并让民众能多接触垂直绿化相关知识。可针对不同族群的民众设计不同之演讲内容，达到垂直绿化推广的最大效益。 6.2.2. 垂直绿化与绿色营销 垂直绿化具有帮助建筑物降温、节能等效果，而使用设置垂直绿化商业建筑之业者可将其结果数据和企业与商家整体的收支做结合，让民众了解到垂直绿化节能之实际成果，也将节省成本回馈于商品价格及质量上，推广商业建筑垂直绿化同时提升经济发展。 6.2.3. 适当之垂直绿化面积 依照建筑物立面的形式以及外围环境的因素选择最适合的绿化面积，并搭配绿建筑其他节能系统，才能达到对环境最大效益。 6.2.4. 重视垂直绿化之后续维护管理 垂直绿化设置完成后，若未妥善照顾，便会对建筑物之外墙造成破坏，徒增安全问题，并降低建筑物视觉观感，故后续维护管理非常重要，建议企业与商家使用者应有明确的维管制度，定期修剪、浇灌、维修等，方可让垂直绿化系统成为商业建筑的助力。
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user: 摘 要 本文以R245fa为工质的再热型、回热型及基本型有机朗肯循环发电系统为对象，以热效率、火用效率及初投资作为优化变量，以实现系统对中低温热源回收的综合性能最优为目标，构建了优化函数，分析比较了三种系统的综合性能，分析表明，在给定余热条件下，采用回热型有机朗肯循环发电系统更适合。在此基础上，对回热型有机朗肯循环发电系统的变工况特性进行了分析，以输出功率最大为目标运行时，热源温度的改变对系统运行压力的影响相比热源流量的变化更大；输出功率及系统热效率随热源温度及流量增加而增加，热回收效率随热源温度的增加而增加，但却随热源流量的增加而降低，当热源温度及流量分别为423 K、12 kg∙s −1 时，系统热回收效率达到最小值4.39%，而当热源温度及流量分别为473 K、6 kg∙s −1 时，热回收效率达到最大值7.46%。 关键词 :有机朗肯循环，优化，遗传算法，回收，变工况
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user: 1. 引言 有机朗肯循环发电系统以其在低温热源回收利用中的优异性能，使其成为重要的研究内容，除了对工质的选择、物性的研究外，对循环系统进行优化设计也是改善ORC (Organic Rankine Cycle)发电系统性能的关键，国内外有大量学者在这方面进行了研究。张圣君[ 1 ] 以系统比净功最大为优化目标，以窄点分析方法对系统进行了优化研究，以寻求系统的最优工质和最优循环参数。Yiping Dai等 [ 2 ] 采用火用效率为目标函数，对透平进口温度与压力进行了组合优化，还有其他相关优化设计 [ 3 ] - [ 5 ] 均从热力学角度或经济学角度进行单目标优化得到优化参数，在实际系统设计中，若采用单目标优化，可能会造成投资增加或者系统效率降低，同时也会造成优化参数不完全合理。王漫等 [ 6 ] 虽以火用效率最大和总投资最小为目标函数，优化并选择了最佳工质及热力参数，但不同工质给定了不同的蒸发压力设计范围且并未考虑热效率的影响，本文建立了以热效率、火用效率及初投资为优化目标的目标函数，对不同热力系统进行综合分析，更适应于工程实际需求。同时研究其变工况运行特性及优化方法，对系统运行有一定指导作用。
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user: 2. 有机朗肯循环发电系统的数学模型 2.1. 系统热力学模型的建立 有机朗肯循环系统如图1所示，有机工质通过增压泵加压进入回热器，加热后进入蒸发器内，与外 图1. 回热型有机朗肯循环发电系统示意图 界热源换热加热成饱和蒸汽或过热蒸汽后，进入透平做功，乏汽通过回热器将热量传给进入蒸发器的有机工质，流出的气态有机工质进入冷凝器冷凝，再通过工质泵将工质输送到蒸发器内，实现系统循环运作，输出电能。本文从热经济性及投资角度建立起系统数学模型。 2.1.1. 换热器数学模型 管壳式换热器结构简单，操作可靠，可采用各种结构材料同时能在高温高压条件下使用，目前大多数ORC发电厂均采用管壳式换热器 [ 7 ] ，因此，本文建立起管壳式换热器换热数学模型进行后续分析与研究。换热器的换热参数的计算不考虑管内、外侧污垢的影响。 换热器吸热量： (1) 式中： 为换热器吸热量(kW)； 为工质流量(kg∙s −1 )； 为比焓(kJ∙kg −1 )；下标6，3表示节点号(参见图1)。 余热介质所具有的火用值为 (2) 式中， 为热源介质的火用值，kW； 为温度，K； 为比熵，kJ∙kg −1 ∙K −1 ；下标： 表示换热器；in表示相应设备的进口，surr表示环境。 换热器预热段及过热段管侧单相流体换热系数计算采用如下关联式 [ 8 ] (3) (4) 管侧两相流换热系数计算采用Wang-Touber’s [ 9 ] 关联式 (5) 为干涸点干度，可取作0.85。 其中 (6) 是气液两相均为紊流时的Lockhart-Martinelli数，定义为： (7) 式中： 为干度； 为比体积(m 3 ∙kg −1 )； 为动力粘度(Pa∙s)；下标： 表示饱和液体， 表示饱和蒸汽。 对壳侧换热系数的计算可采用如下关联式 [ 10 ] (8) 2.1.2. 冷凝器 在冷凝器内，有机工质从壳侧流出，冷却介质(水)从管侧进入对乏汽进行冷却，冷凝器冷却放出热量可表示为 (9) 冷凝器的换热系数的计算在壳侧可采用Nusselt’s计算式 [ 11 ] ，管侧为冷却水，无相变发生，直接采用Dittus-Boelter [ 12 ] 公式计算管侧换热系数。 (10) 式中： 表示冷凝潜热(kJ∙kg −1 )； 表密度(kg∙m −3 )。 2.1.3. 工质泵 工质泵数学模型仅从其热力学角度进行描述，其绝热压缩效率可表示为 (11) 式中： 表示效率(%)；下标：pump表示泵， 表示工质在泵中等熵压缩后的理想状态点。 泵耗功为 (12) 2.1.4. 透平数学模型 在有机朗肯循环设计过程中，透平的选择非常重要，其选择需要考虑工质的热力学性质、机械功率要求、工质质量及体积流量、以及膨胀比，它的数学模型的建立在这里仍仅从考虑热力学考虑。 透平的输出功率为 (13) 当系统在非设计工况下运行时，其绝热效率可表示为 [ 13 ] (14) 当透平喷嘴流通面积一定，在非设计工况下滑压运行，近似满足以下关系式 [ 14 ] (15) 式中： 为温度(K)； 表示压力(kPa)；下标off、des、in、out分别表示非设计工况、设计工况、透平入口、出口。 系统净输出功可表示为 (16) 系统的热效率及火用效率可表示为 2.2. 经济性模型 目前关于有机朗肯循环系统并无明确的投资模型可用于对系统投资评估，本文参考文献 [ 15 ] 作初步可行性投资估计，这种估计方法可用于对设计方案的选择。系统初投资成本可按以下式子估算。 当处在环境工作压力条件下且采用碳钢材料时，购买费用可用如下模型 当设备处于非环境压力状态时，压力因子的计算如下 设备投资费用为 这里A表示所购买设备的换热面积；P表示压强； 表示材料因子；K 1 、K 2 、K 3 ，C 1 、C 2 、C 3 及模型适用的主要性能参数可在文献 [ 15 ] 中查得。
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user: 3. 有机朗肯循环的多目标优化 3.1. 优化方法选择及参数设置 对于一个工程项目而言，是一个多目标下的设计与决策问题，因此，仅考虑热效率或火用效率是不够的，还必须考虑投资和运行成本，而这些目标往往是相悖的，如何找到合适的热力设计参数以实现系统优化运行，是本文研究的重点。 非支配解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ) [ 16 ] 是目前最流行的多目标优化算法之一，其运行速度快，解集的收敛性好，成为其他多目标优化算法性能的基准。本文采用非支配解排序遗传算法，选取热效率、火用效率及初投资费用作为优化目标，有机工质流量、过热度、蒸发压力、再热压力(再热系统)、冷凝压力、回热器效能(回热系统)、冷却水流量作为决策变量对系统目标进行优化。决策变量的取值范围见表1所示，在优化再热型有机朗肯循环发电系统时，限定再热压力不高于蒸发压力，不低于冷凝压力，换热器蒸发段节点温度大于0，假设再热温度等于初始透平入口温度，设计热源温度为453 K，热源流量为10 kg/s，环境温度为293 K。 3.2. 优化结果分析与讨论 对于低温余热发电系统，为了实现系统输出更多净功，采用再热型有机朗肯循环发电系统可增加系统功率的输出，而在其他参数不发生改变的情况下，采用回热系统可以有效地提升系统的热效率，但增加再热器或者回热器，系统的整体造价就会相应提升。因而为了实现系统的经济性和高效率运行，需分析比较不同系统的综合性能，选择较好的循环系统和最优热力设计参数。 通过优化计算，得出在给定决策变量设置条件下，不同系统的最优解(Pareto最优解)分布情况，如图2、图3所示。由图2可以看出，再热型有机朗肯循环最优解空间内的火用效率较回热型系统的火用效率高，回热型有机朗肯发电系统热效率比再热型有机朗肯发电系统热效率在相同的火用效率效率时更大，而投资费用相差不大，且回热型有机朗肯发电系统投资略低。因而，分析比较这两种发电系统可得出，回热型有机朗肯发电系统的整体性能表现更好。 而从图3可以发现，采用回热型有机朗肯循环发电系统进行优化，与基本有机朗肯循环系统相比，相同火用效率条件下，热效率可以得到很好地提升，最优解空间最大值可达到14.64%，而基本有机朗肯循环发电系统热效率最大只能达到13.06%；回热型有机朗肯循环发电系统的初投资费用比基本有机朗肯循环发电系统高，但在相同火用效率时，其差值几乎不变，且随火用效率的增加，其相对基本有机朗肯循环发电系统的热效率提升速率大于投资费用的增长速率。因而，在Pareto最优前沿解里选择最优解时，选取的火用效率越大，回热型有机朗肯循环发电系统综合性能的优势就越明显。综合比较三种系统，在给定热源条件下，回热型有机朗肯发电系统的整体性能表现更好。 优化所得Pareto最优前沿解之间并无优劣之分，其所有解都可选为最优解，因而设计者可根据意愿和对各目标的重视程度，在Pareto最优前沿解里选择出满意解 [ 17 ] ，图2中标识的A、B、C点，A点表示初投资费用及效率最低状态；C点表示获得初投资及效率最大状态；B点表示初投资及效率兼顾其解靠近解集凹(凸)处。本文重点分析火用效率与初投资的同时兼顾热效率，因而选择靠近B处的值，同时在B点区域内选择热效率最大的点，作为最优解。根据计算所得换热面积的大小，选择合适的换热器，进行方案比较。 根据优化的换热面积核算选择的换热器如表2所示，分别讨论选择Z1、H1，Z1、H2，Z2、H1，Z2、H2与冷凝器L四种组合方式的系统性能，如下表3所示，根据以下分析，可以发现方案一与方案二热效率相对增加量小于初投资费用的相对增加量，因此可知这两种组合方式不合理。选择方案三、四较好。方案四热效率相对方案三增加8.10%，初投资费用仅增加6.72%，火用效率相对变化很小，选择方案四更合理，最终优化后回热型有机朗肯循环发电系统的主要设计参数见表4。
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user: 4. 热力系统变工况性能分析 热力系统运行的过程中，常处于变工况状态，本文重点分析当热源流量或温度发生改变时的最优运行参数。针对所选系统，由于各设备的结构已确定，蒸发温度和流量均是蒸发压力的函数，因此，本文以蒸发压力为决策变量进行分析。 图2. 再热型及回热型有机朗肯循环发电系统Pareto最优前沿解分布 图3. 回热型及基本有机朗肯循环发电系统Pareto最优前沿解分布 Table 1 Calculation conditions of the ORC power generation syste Decision variables Lower bound Upper bound Mass flow rate of fluid/kg∙s −1 2.5 4.0 Degree of superheat/K 0 25 Expender inlet pressure/kPa 1400 2000 Condenser pressure/kPa 200 500 Mass flow rate of cooling water/kg∙s −1 10 30 Regenerator effectiveness 0.3 0.9 表1. 有机朗肯循环系统优化决策变量设置条件 Table 2 Main structural parameters of heat exchange Evaporator (Z1) Evaporator (Z2) Regenerator (H1) Regenerator (H2) Condenser (L) Tube length/m 6 6 4.5 6 4.5 Pipe size Ø19 × 2 Ø19 × 2 Ø19 × 2 Ø19 × 2 Ø19 × 2 Tube number 308 284 120 120 382 Shell diameter /mm 600 600 400 400 700 Tube pass number 4 6 2 2 6 表2. 备选换热器结构参数 Table 3 The main performance parameters of the comparison of different scheme T 6 (K) /% /% Initial investment /$ design value 394.5 13.24 0 29.10 917，880 0 Scheme one 401.7 13.48 1.81% 30.41 935，640 1.93% Scheme two 401.5 13.42 1.36% 30.40 941，440 2.57% Scheme three 403.4 13.57 2.49% 30.77 924，700 0.74% Scheme four 404.3 13.68 3.32% 30.85 930，910 1.42% 表3. 不同方案各主要性能参数比较 Table 4 Design specifications of Organic Rankine Cycle with regeneratio Key parameter Value Key parameter Value Heat source temperature 453 K Pump isentropic efficiency 0.8 Mass flow rate of heat source 10 kg∙s −1 Pinch point temperature of evaporator 20.9 K Vapor pressure 1836.8 kPa Pinch point temperature of condenser 10 K Expander inlet temperature 404.3 K Total heat transfer area 242 m 2 Condensation pressure 228.6 kPa Output Power 96.4 kW Mass flow rate of working fluid 3.1 kg∙s −1 Ambient temperature 293 K Expander isentropic efficiency 0.85 Cooling water 17.44 kg∙s −1 表4. 回热型有机朗肯循环系统主要设计参数 图4给出了在热源温度及流量发生改变时，系统输出功率随蒸发压力的变化关系。为防止透平在较大工质流量条件下超速运行，在分析的过程中限制工质流量在50%~125%设计流量值范围内，以保证系统安全稳定运行。从图4中可以看出，系统在热源温度发生改变时，输出功率随蒸发压力的增加均存在最大值，当热源温度高于设计温度时，随着蒸发压力的增加系统总输出功率先增加后下降，其原因在于随着蒸发压力的增加，工质流量及冷却水流量增加，工质泵及冷却水循环泵的耗功快速增加而造成的；当热源温度低于设计温度值时，蒸发压力上升到使蒸发器出口为饱和干蒸汽状态时，总输出功率达到最大值。而当热源流量发生改变时，系统输出功率随蒸发压力的变化规律与热源温度发生改变时一致，但当蒸发压力降低到一定值时，不同热源流量条件下其热效率及输出功率几乎相同。其原因在于：随着蒸发压力的降低，工质流量降低，出口温度升高，当工质流量过低时，出口温度趋于热源进口温度且随着蒸发压力的降低变化很小，即此时改变热源流量在相同蒸发压力条件下系统热效率及输出功率变化很小。 图5所示为在不同热源温度或流量条件下，采用以输出功率最大运行时最佳蒸发压力及对应蒸发器出口温度、工质流量的变化趋势。如图5(a)所示，当热源温度为423 K时，其最佳蒸发压力为1380 kPa，而当热源温度增加50 K，其最佳蒸发压力快速增加到2140 kPa；当热源流量从6 kg/s提升一倍到12 kg/s时，如图5(b)所示，最佳蒸发压力仅从1430 kPa上升到2150 kPa。可以发现，在变工况条件下热源温度的改变对系统最佳蒸发压力的影响更大。在变工况条件下以输出功率最大运行(如图5(a)，图5(b))，可以发现随着热源温度或流量的增加，最佳蒸发压力及对应蒸发器出口温度、工质流量及增加，当热源温度或流量超过设计工况时，由于蒸发压力的增加使得泵的耗功增加明显，其蒸发压力的变化速率随热源温度或流量的增加减缓。当热源温度由423 K增加至473 K，热源侧出口温度仅从371.4 K增加到388.4 K，从而使得换热器吸热量增加，如图5(a)所示。 如图6(a)所示，随着热源温度的增加，系统热效率、热回收效率及输出功率随之增加，系统热效率从11.63%增加到14.08%，提升21.07%；热回收效率从4.61%增加到6.59%，提升43.26%；而输出功率由60.25 kW大幅提升到118.38 kW，提升98.49%。当热源流量增加时，系统热效率及输出功率的变化趋势与热源温度变化一致，但热回收效率却随热源流量的增加而降低。当热源流量为12 kg∙s −1 热源温度为423 K时，热回收效率达到最小值4.39%，而当热源流量为6 kg∙s −1 热源温度为473 K时，热回收效率达到最大值为7.46%，如图7所示。 图4. 不同热源温度及流量条件下输出功率随蒸发压力的变化关系 图5. 热源温度及流量改变时对应最优热力参数的变化关系 图6. 热源温度及流量改变时系统热效率、热回收效率及输出功率随热源温度的变化关系 图7. 热回收效率随热源温度及流量变化关系
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user: 5. 结论 本文从热力性和经济性角度出发，进行多目标优化，分析比较了再热型有机朗肯循环发电系统、回热型有机朗肯循环发电系统及基本朗肯循环发电系统的综合性能，选择了最佳的回收热力系统及优化参数，并对所选系统分析讨论了在热源温度、热源流量发生改变时系统变工况下的性能变化规律。研究结果表明： 1) 在给定参数条件下对不同系统进行多目标优化，分析得出回热型有机朗肯循环发电系统综合性能更好，更适合对此低温热源的回收； 2) 在系统在变工况下以输出功率最大运行时，热源温度的改变对系统运行压力的影响相比热源流量的变化更大；输出功率及系统热效率随热源温度及流量增加而增加，热回收效率随热源温度的增加而增加，但随热源流量的增加而降低。
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user: 摘 要 针对当前图像检索中存在的有效特征提取问题，提出了一种基于人工免疫识别系统(AIRS)的特征权值调整方法。利用人工免疫识别系统的泛化学习及记忆的特点，对训练样本的特征值进行学习，从而确定各特征之间的权值分配。实验结果表明，与传统权值调整法相比，本方法能够为各特征提供较好的权值，提高图像检索的准确率。 关键词 :遥感图像检索，有效特征，AIRS，特征权重
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user: 1. 引言 基于内容的图像检索技术作为当前遥感图像处理和计算机视觉研究的一个热点[ 1 ] -[ 3 ] ，还面临着许多问题。其中一个突出问题就是如何提取图像的有效特征，自适应确定多维特征之间的权值分配。图像特征维数升高并不一定能够提高检索的准确性，相反有些特征的存在甚至影响检索的准确性。很多学者在这方面提出了一些解决方法。Rui和Huang [ 4 ] 最早将相关反馈技术引入到图像检索中，提出了利用特征标准差的方法来调整权值，使相似性计算尽量与用户的感觉一致，该方法虽然简单，并且具有一定的数学理论支持，但是需要用户反复交互，给系统的实用性方面带来了挑战 [ 5 ] ；汪祖媛等 [ 6 ] 提出了一种基于进化规划策略的纹理图像检索方法，利用进化规划具有群体搜索和随机信息交换的优点，对图像特征矢量进行优化选取，但是由于进化算法本身存在容易陷入局部极小点，收敛速度慢的缺点，使该方法不容易找到最优特征；崔文成等 [ 7 ] 提出了一种基于遗传算法的多特征权重自动赋值方法，首先将图像检索中特征权重调整问题转换为优化问题，进一步利用遗传算法求取权重的最优解，该算法同样存在算法不能保证概率收敛的问题 [ 8 ] ；王晓翠等 [ 9 ] 提出了一种基于改进的遗传算法用于解决商标图像检索中的多特征权值分配问题，针对标准的遗传算法收敛速度慢，容易产生“早熟”现象，将遗传算法中的轮盘赌选择与最优解保存法结合，并将染色体基因重新排列后进行交叉，提高了检索系统的效率和精度，但是该系统用遗传算法分配权之后并不具有自适应能力。 人工免疫系统(Artificial Immune System，简称AIS)，是模仿自然免疫系统功能的一种智能方法，它是一种受生物免疫系统启发，通过学习外界物质的自然防御机理的学习技术，提供噪声忍耐、无教师学习、自组织、记忆等进化学习机理，结合分类器、神经网络和机器推理等系统的一些优点，因此提供了新颖的解决问题的方法和途径。其研究成果已应用于设计控制、数据处理、优化学习和故障诊断等许多领域 [ 8 ] 。文献 [ 10 ] 提出了一种基于免疫算法的图像检索模型并实现了一个原型化检索模型，该方法需要利用模糊聚类方法对图像库进行聚类，因此检索的准确性很大程度上取决于聚类的精度，而且需要用户反馈的次数相对比较多，算法精度收敛比较慢。 针对以上问题，本文借鉴了人工免疫识别系统(Artificial Immune Recognition System，AIRS)的基本思想 [ 11 ] - [ 13 ] ，将其引入到遥感图像检索的特征权值调整中，利用其自组织、记忆、泛化学习的特点，对特征权值进行调整，去除权值过小的特征，保留图像的有效特征，实现保留特征之间的权值最优分配。实验结果表明，本文方法是有效的。