常见化学计算方法

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常见化学计算方法范文第1篇

为找出几种纤维作为一个整体进行溶解定量时，d 值的最佳获取方法，分析讨论了麻棉与其他纤维混纺，按照不同的方案选择不同的d值，检验结果之间的差异。

关键词：麻棉；d值；定量

用化学溶解法对纺织品的纤维含量进行定量分析，计算检验结果时要用到各种纤维的质量变化修正系数（d值），在GB/T 2910—2009《纺织品 定量化学分析》及其他常用的纺织纤维定量标准中，对常见纤维的d值都有明确的规定。但标准中所规定的d值都是某种纤维单独使用的d值，在日常的检验中，有时需要的是两种纤维作为一个整体的d值。比如麻棉与其他纤维混纺的情况，由于麻、棉的定量目前还没有有效的化学定量方法，只能先将其作为一个整体与其他纤维进行溶解分离，再结合麻棉的物理法结果得出最终的检验结果。计算过程涉及麻棉作为整体时的d值，这在相关标准中并没有详细说明。本文主要目的就是研究将纤维的标准d值与几种纤维作为整体时的方法。 2.1 方法

如前言所说的，日常检验中所面临的问题是没有有效的方法对麻/棉进行分离，从而导致无法使用麻、棉标准的d值进行计算。为此，本试验人工混合具有代表性的羊毛、粘纤、亚麻、棉纤维作为试验样品，其中的亚麻为散纤维，棉为纱线，以便在溶解羊毛、粘纤后能够用手工拆样法对麻/棉进行分离。这种方法的试验原理完全符合相关的标准，检验过程是理想化的过程，这种方法得到的结果作为标准值。另外，麻棉的d值按照两种常用的方法进行选取，即取相对含量较多的组分的d值和根据相对含量折算后的综合d值，把用这两种d值计算得到的结果与标准值进行比较，找出比较好的麻棉d值选取方案。2.2 样品

按照2.1的方法，人工混合3个羊毛、粘纤、亚麻、棉混合物作为试验样品。其中亚麻/棉大概比例分别为：80/20、50/50、20/80。

2.3 步骤

对每个混合样品采用3种不同的定量、计算方法。

方法A: 采用顺序溶解法与手工分解法[1]相结合。先用碱性次氯酸钠溶液溶解羊毛，洗涤、烘干、称重；再用甲酸/氯化锌溶解粘纤，洗涤、烘干、称重；最后用手工分解法对亚麻、棉进行分离，最终达到定量的目的。进行结果计算时所有的d值都是独立的d值，得到的结果作为标准值。

方法B: 单独采用顺序溶解法，先用碱性次氯酸钠溶液溶解羊毛，洗涤、烘干、称重；再用甲酸/氯化锌溶解粘纤，洗涤、烘干、称重；最后剩余麻棉，将其作为一个整体，并且取相对含量较多的组分的d值作为整体的d值进行计算，最后结合相对含量算出各自的绝对含量，麻棉的相对含量由方法A的结果算出。

方法C: 溶解步骤与方法B一致，但在计算时将结合麻棉相对含量折算所得的d值作为麻棉的d值，麻棉的相对含

常见化学计算方法范文第2篇

关键词：同义词词林；词语相似度算法；云南；种子植物；特有属

中图分类号：Q949；G354.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）07-1356-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.040

Research on Algorithm for Calculating Word Similarity in the Field of Endemic Genera of Seed Plants in Yunnan

LU Guo-quan，PENG Lin，PANG Xue

（Key Laboratory of Agricultural Information Technology in Yunnan，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China）

Abstract：An improved word similarity algorithm put forward based on cilin combined with the knowledge of the endemic genera of seed plants in Yunnan supplement the words about this field. Experiment results illustrate that this improved algorithm for calculating word similarity based on “cilin” is more precise than general algorithm for calculating word similarity based on “cilin” and recall has been significantly improved. Therefore，this improved algorithm is more suitable for the semantic retrieval system in the field of endemic genera of seed plants in Yunnan.

Key words：cilin；algorithm for calculating word similarity；Yunnan；seed plants；endemic genera

词语语义相似度来源于计算机语言学等领域，它可以度量术语、词汇、概念之间的相似程度，被看作概念在分类上的相似程度[1]。词语语义相似度的计算在语义检索、自动问答、文本聚类等应用中起着重要作用[2-4]。传统的检索方式仍基于关键字匹配和倒排索引[5]，几乎没有任何语义功能。通常，传统检索方式不能理解用户的查询意图，一旦用户输入不准确的查询词就会得到许多不相关的结果。将词语语义相似度计算引入检索系统后，检索系统便具备了语义功能，就算用户输入模糊的查询词，检索系统也能检索出用户所关心的信息。

目前，对于词语语义相似度的计算方法主要集中在以下几方面：①基于y计的方法，假设语义词语相似的词语之间具有相同的上下文关系，以上下文信息的概率分布作为依据，利用词语之间的相关性来计算词语相似度[6]；②基于本体的方法，依据领域内专家建立的领域本体，利用该领域知识的语义树来计算词语间距离词语的相似度[7]；③基于语义词典的方法，利用语言专家编撰好的语义词典进行语义相似度计算。

由于基于同义词典的词语相似度算法具有实现简单、高效、直观、易于理解且不需要训练的特点，因此基于同义词词典的词语相似度算法在各个领域得到了广泛的应用[8]。但是目前还存在以下问题：①词典的词条更新不及时。由于基于同义词典的词语相似度的计算依赖于语义词典，而编撰词典通常需要多名顶级语言专家共同完成，网络时代的知识爆炸使得词典滞后于新兴词语的出现。②领域内的专业词汇收录不全。每个领域有不同的专业知识和词语，语言专家作为语言领域的专家，在编撰语义词典的时候很难将所有专业领域内的词语囊括其中。

面向云南种子植物特有属领域的语义检索能最大限度地集成和利用各类云南种子植物特有属相关信息资源，快速、完整、智能地提供各种信息服务，这已成为研究和保护云南特有种子植物的新需求。目前，在这个领域没有专业的语义词典，并且没有较好的词语相似度算法，从而导致了云南种子植物特有属领域语义检索精度不高、扩展性不强等问题。

针对上述问题，本研究协同植物学领域的研究人员完善了《同义词词林》并在此基础上提出了一种改进词语相似度的算法，并对该算法进行了试验。

1 材料与方法

1.1 同义词词林结构

在国外通常采用WordNet作为语义词典来计算词语相似度，而在国内由于中文本身的特点以及起步相对较晚，在这方面的研究较少。本研究采用的词典是由哈尔滨工业大学梅家驹教授等主编的《同义词词林》[9]。该词典参照多部电子词典资源，并按照人民日报语料库中词语的出现频率在第一版的基础上剔除了14 706个罕用词和非常用词。为了获得进一步的性能，该词典结合多方面相关资源将词典词条扩充到了77 343条，基本能满足本研究的需求。《同义词词林》按照树状的层次结构把所有收录的词语组织在一起，编码相同的词语要么词义相同，要么具有很强的相关性[9]。该词典采用八位五级编码，前七位表示该词条所处的位置而第八位的“=”、“#”、“@”分别表示同义词、相关词以及只有本身一个词。具体的编码规则如表1所示。

1.2 同义词典的词条补充

将同义词词林的词语相似度计算方法应用于云南种子植物特有属领域语义检索，由于这部通用的语义词典在本领域内的应用存在一定的局限，故本研究结合该领域知识对《同义词词林》进行补充和调整。该词典是TXT格式的文本，因此进行调整后并不影响系统的运行。如酸竹属是云南种子植物特有属的一个属，酸竹属下还有粉酸竹、酸竹、毛花酸竹、福建酸竹、黎竹等品种。由于《同义词词林》并没有收录这些词语，因此本研究结合词典知识和云南种子植物特有属在《同义词词林》中补充了125个同义词集合，共计246条词语。如在词典增加编号“Bh08A54=”来表示词语集合：粉酸竹、酸竹、毛花酸竹、福建酸竹、黎竹。因此当用户想要了解“酸竹属”的知识时，只要输入编号“Bh08A54=”中任何一条词语就能检索出相应的知识。

1.3 改进的词语相似度算法

《同义词词林》词典不仅词条丰富而且具有良好的编码规则，所以可以根据词语编码计算出两个词语间的相似度Sim（W1，W2），Sim（W1，W2）取值范围为[0，1]，1代表同义词，0代表不相关，Sim（W1，W2）越靠近1则表示W1，W2相似度越高。本研究在《同义词词林》编码规则的基础上结合特有属领域知识的特点提出了如下公式来度量相似度：

Sim（W1，W2）=1-■■×■（1）

式中，i表示第i级编码，k表示第i级编码之差的绝对值，n表示第i级编码较大值。当最后一位编码为“=”时，不同编码的词语按照公式（1）计算相似度，相同编码词语的相似度为1。由于本领域的知识在词林中主要呈现同类的特点，而不等的情况出现相对较少，如：编号为“Bh12B03#”，其词语集合为“稻苗、稻秧、禾苗、种苗等”。很明显，这些词语是相关的。因此当最后一位编码为“#”时，本研究根据用户需求分为以下两种情况：当用户只关心查询词本身不关心其同类时，若词语的编码相同，其相似度设置为0；当用户关心查询词同类事物时，若词语的编码相同，其相似度设置为1。不同编码词语按公式（1）计算，所得结果为词语相似度。当最后一位编码位为“@”时，表示自我封闭，没有同义词，因此设置相似度为0。如Sim[种子（Bh13B01=），种仁（Bh13B02=）]=1-（1/32）×（sqrt（02-01）/02）=0.977 903。

1.4 试验设计

1.4.1 试验一 随机选取10对在云南种子植物特有属领域知识中常见的词语进行相似度计算，分别使用本研究提出的方法与目前以文献[10]为代表的基于同义词典的词语相似度通用计算方法进行相似度计算。

1.4.2 试验二 试验数据：110篇关于福建酸竹的文献，17篇关于黎竹的文献，19篇关于粉酸竹的文献，35篇关于毛花酸竹的文献，245篇关于酸竹的文献以及768篇关于计算机领域的文献作为噪声集。

试验步骤：在试验一的基础上分别使用上述两种不同的方法获取查询词语的扩展词集合，然后将扩展词集合作为新的查询词在lucene全文检索框架中进行检索，最后对结果进行评价，试验流程如图1所示。

评价标准：精度表示检出文献中相关文献的比例，计算公式为P=■。其中P表示精度，R表示相关文献，A表示检出文献。召回率表示相关文献被检出的比例。计算公式为r=■。其中r表示召回率[11]。F值综合考量了精度和召回率[10]，只有当精度和召回率都较高时才具有较高的值，计算公式为F=■。

2 结果与分析

2.1 试验一结果

由表2可知，使用本研究方法计算云南种子植物特有属领域知识词语相似度的效果与人工测试出来的主观结果没有明显出入，同时在本领域内的词语相似度更加准确。可以看出，本研究所提出的词语相似度计算方法，相对于一般的基于同义词词林的词语相似度计算方法的优点：①没有引入人工参数，使得结果更加客观；②一般的计算方法把第一级编码不同的词语相似度统一定义为0.1，有些笼统，而本研究的方法则考虑了这个问题；③本研究考虑了将用户的查询需求分成两个接口，当用户选择精确检索时，进入后将最后一位编码为“#”，且编码相同的词语的相似度定为0的接口；当用户希望再扩大其检索范围时，则进入后将这对词语的相似度定为1的接口。而一般的计算方法过于笼统，只是将最后一位编码为“#”，且编码相同的词语统一定义为0.5，显然不能满足用户需求。

2.2 验二结果

由表3可知，使用本研究计算方法的召回率比使用通用计算方法的召回率有了明显的提升，说明使用本研究方法可以提升查询词扩展的性能。同时使用本研究计算方法的F值也得到了明显提升，说明本研究计算方法比一般通用计算方法具有更好的检索性能。

3 小结

针对云南种子植物特有属领域语义检索缺乏性能良好的词语相似度算法的问题，本研究提出的算法在云南种子植物特有属领域语义检索中更加接近人类思维，可以很好地解决查询词扩展不准确及检索结果打分不合理等问题，并且直观明了、容易实现。但本研究提出的词语相似度计算方法也存在不足，《同义词词林》作为一本通用的语义词典，对于专业领域的应用尚存在一定的局限性。在后读研究中，将补充完善领域内的词条，再提出更加优化的且适用面更广的词语相似度计算方法来提高检索的精度。

参考文献：

[1] 李 文，孙 新，张常有，等.一种本体概念的语义相似度计算方法[J].自动化学报，2012，38（2）：229-235.

[2] 刘亚军，徐 易.一种基于加权语义相似度模型的自动问答系统[J].东南大学学报，2004，34（5）：609-612.

[3] 颜 伟，荀恩东.基于语义网计算英语词语相似度[J].情报学报，2006，25（1）：712-716.

[4] 焦芬芬.基于概念和语义相似度的文本聚类算法[J].计算机工程与应用，2012，48（18）：136-141.

[5] 吴 秦，白玉昭，梁久祯.一种基于语义词典的局部查询扩展方法[J].南京大学学报（自然科学），2014，50（4）：526-533.

[6] 李 慧.词语相似度算法研究综述[J].现代情报，2015，35（4）：172-177.

[7] 孙海霞，钱 庆，成 颖.基于本体的语义相似度计算方法研究综述[J].现代图书情报技术，2010（1）：51-56.

[8] LI F，ZHU X H，CHEN H H，et al.An improved Chinese word semantic similarity algorithm based on Cilin[J].Journal of Information & Computation Science，2015，12（10）：3799-3807.

[9] 梅家驹，竺一鸣，高蕴琦，等.同义词词林[J].第二版.上海：上海辞书出版社，1996.

常见化学计算方法范文第3篇

关键词：碳正离子稳定性；烃基；杂原子；环张力；ΔGr

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0209-02

一、前言

碳正离子是一种带一个单位正电荷的不稳定粒子，最外层有6个电子。经典碳正离子是平面结构，碳为sp2杂化。大学有机化学中，亲电加成、卤代烷SN1取代、苯环亲电取代、频哪醇重排等反应中皆涉及碳正离子。所以重点把握碳正离子知识，对深入理解相关反应机理至关重要。

当前通用的大学有机化学相关教科书、参考书中，关于碳正离子内容存在不足之处，主要有以下两点：

书中仅讨论甲基、1°、2°、3°碳正离子及烯丙基、苄基碳正离子的稳定性顺序。如《有机化学（邢其毅）》[1]关于碳正离子的内容中，只简要解释了超共轭影响：因σ-p超共轭作用，碳正离子稳定性为3°>2°> 1°>CH3+。虽单独提到烯丙基和苄基碳正离子稳定性，却未提到烃基、杂原子等对碳正离子稳定性的影响。

此外，大部分书仅从定性分析角度讨论碳正离子稳定性，如《有机化学（贺敏强）》[2]中只用p-π共轭效应理论解释苄基、烯丙基这两个1°碳正离子比普通的1°碳正离子稳定原因，未作定量解释；书中提到苄基、叔丁基碳正离子比异丙基碳正离子稳定，却未比较这两者的稳定性；又如《有机化学（徐建明）》中只提到烯丙基碳正离子因p-π共轭效应稳定，炔丙基碳正离子也有这种作用，而书中没有两者比较。

本研究从定量分析角度出发，准确运用数据探究碳正离子稳定性。从烃基、杂原子、环状结构对碳正离子的影响三方面对碳正离子稳定性进行了研究，并结合教科书相关内容进行分析。

二、计算方法

所有的计算都在量子化学计算Gaussion09软件包中完成，所有分子、离子的几何结构优化使用B3LYP/6-31+G*方法，对优化结构进行频率计算确定为能量极小点（反应物、中间体或者产物）。优化均在溶液中进行，采用SMD溶剂化的模型，使用的溶剂是DMF（N，N-二甲基甲酰胺）。进行几何结构优化后，以此为基础进行单点能计算，使用M062X/6-311++G（2df，2p）方法，同样是在溶液中进行，溶剂化模型及溶剂与优化保持一致。本文中所描述的能量均指的298.15K和1mol/L时的标准态时的液相ΔGr，即为单点能计算获得的能量和频率计算得到的ΔGr校正项之和。对碳正离子稳定性的评估，通过下式（式1）进行，计算得到的ΔGr越小，表明碳正离子越稳定；反之则碳正离子越不稳定。

三、正文

1.烃基。

表1数据显示，碳正离子稳定性：3°>2°>1°>CH3+，ΔGr逐渐减小，计算结果与课本相符。

烯丙基碳正离子、苄基碳正离子比一般1°碳正离子ΔGr小，所以碳正离子也比较稳定。这证实：由于碳正离子的p轨道与双键发生p-π共轭效应，碳正离子稳定。

表1所示，烯丙基碳正离子的ΔGr小于炔丙基碳正离子（512.4 v.s. 597.1kJ/mol），前者更加稳定。两者都是p-π共轭，但sp杂化轨道的吸电子能力比sp2杂化轨道强，不利于碳正离子的稳定。另外也可以看出由于这种强吸电子能力，使炔丙基碳正离子比普通碳正离子更不稳定。

有趣的是，一般认为共轭效应强于超共轭效应，本次研究发现：苄基碳正离子要比叔丁基碳正离子的ΔGr大（431.3 v.s. 316.9kJ/mol），后者稳定性好。所以课本中对于这两个效应比较不够严谨，如果参于超共轭效应的C-H σ键数目足够多，超共轭效应会强于共轭效应。

2.杂原子。

表2中：7、8号碳正离子的ΔGr小于2号，说明羟基、氨基使得碳正离子稳定。羟基、氨基对碳正离子的诱导吸电子作用，使其稳定性降低；O、N的p轨道与碳正离子的p轨道共轭，使其稳定性升高。从结果来看，p-p共轭效应更强，羟基、氨基使碳正离子稳定性增强。

3、4、5号碳正离子ΔGr大于2号，从结果来看，诱导吸电子效应比p-p共轭效应更强，从而使碳正离子不稳定；3号、4号和5号碳正离子的ΔGr小于1号，所以卤素稳定碳正离子的能力比氢强。

3、4、5号碳正离子，F、Cl、Br电负性依次减小，诱导吸电子能力依次减小，理论上是3号最不稳定。但从微观结构来看，C、F、Cl、Br共价半径分别是77、71、99、114 pm。C、F共价半径较接近，两者p轨易交叠，p-p共轭效果好。Cl、Br共价半径与C相差大，p轨重叠度降低，共轭效果不明显，使5号最不稳定，证实共轭效应起主导作用。综上，稳定碳正离子能力：甲基>F>Cl>Br>H。

《有机化学（胡宏纹）》涉及频哪醇重排提到：“一开始生成的是比较稳定的叔碳正离子，为什么会引发重排？可能是重拍后生成的新碳正离子上有给电子的羟基，稳定性更高。”本次研究肯定了@个假设。图1：

表2中，同为2°碳正离子，氧原子直接相连的碳正离子（表2，7号）比与烷基相连的碳正离子（表2，2号）ΔGr小（378.6 v.s. 441.7 kJ/mol），证实频哪醇重排反应动力是生成更稳定碳正离子。

3.环状结构。三元环较特殊，形成碳正离子时开环为较稳定的烯丙基碳正离子。因为三元环对应的碳正离子ΔGr与烯丙基碳正离子的ΔGr较接近（500.6 v.s. 512.4 kJ/mol），证实上面的结论。从理论上来看：三元环碳正离子是2°碳正离子，而开环后形成的烯丙基碳正离子是1°碳正离子，前者比后者更稳定，但由于三环环张力太大而导致了开环，即环张力对三元环碳正离子的影响较大。而对于四环、五环和六环碳正离子ΔGr的值相近（分别为：432.2、467.6、478.8 kJ/mol），环内张力对碳正离子的稳定性影响小，不开环，只形变。

四、总结

本研究通过理论计算方法定量分析各种碳正离子稳定性，发现：

1.常见碳正离子稳定性顺序：3°>苄基碳正离子>2°>烯丙基碳正离子>1°>炔丙基碳正离子>CH3+。

2.稳定碳正离子能力：甲基>F>Cl>Br>H。

3.三元环在形成碳正离子时会开环生比较稳定的烯丙基碳正离子，而四、五、六元环碳正离子的环内张力对碳正离子的稳定性影响小，只发生形变。

本文从纵向定性角度比较，横向定量角度分析不同类型碳正离子稳定性，进一步完善其相关知识，相信会对大学生学习有机化学课本中碳正离子相关知识有所帮助。

参考文献：

[1]伍越寰.有机化学[E].合肥：中国科学技术大学出版社，2002.

[2]邢其毅.基础有机化学[E].第3版.北京：高等教育出版社，2012.

常见化学计算方法范文第4篇

关键词：泵站；技术供水；盘管冷却器；布置；换热面积

中图分类号：TH3文献标识码：A文章编号：16721683（2013）03017304

泵站工程中，供给生产的用水称为技术供水，包括冷却水和水，其中冷却水主要供应电机或齿轮箱的油（空气）冷却器，供应量约占全部供水量的85%左右[13]。冷却水供应既要保证持续供给，又需满足设备冷却要求，是泵站技术供水系统的重要组成部分，该系统设计的合理性与经济性，直接影响机组运行可靠性及日常运行成本。

传统的泵站技术供水系统一般采用河水直供方式，近年来出现了一些新型技术供水方式，如利用板式换热器[4]或冷水机组[56]形成循环供水方式。另外，利用置于水中的盘管冷却器，通过热交换实现管内水体冷却的循环供水方式在部分泵站技术供水系统中得到应用，这种冷却器随主体工程一次设计建成后，可长期运行。从热量传递方式看，盘管冷却器属于间壁式热交换器[7]的一种，但与化工、暖通等行业使用的定型产品不同，冷却盘管置于开放式水池中，无需提供冷流体，而是依靠天然水体冷却，因此节能、环保。常见换热器盘管换热面积计算在各种技术手册中均有说明，同时毛培元[8]采用列图法提出了化工生产中盘管热交换器最佳尺寸确定方法，沙站等[9]认为闭式冷却塔中管壁热阻对泠却盘管传热影响较小，可忽略不计，而泵站技术供水系统中盘管冷却器换热面积计算尚未见相关文献说明。

1技术供水系统组成与布置

盘管冷却器是指由金属管道弯曲形成盘状、置与自然水体中的热交换系统。根据管外水体流动与否，可分为静水冷却器和动水冷却器两类。静水冷却器一般安装于泵站排水廊道或空箱岸墙内，要求有较大的水体容量，多做成具有较多弯头的蛇状盘管，见图1（a）。由于周边水体处于静止状态，静水冷却器对管道的安装固定要求较低。动水冷却器可安装于出水流道中或进出水池内，由于周边水体处于流动状态，对安装固定要求较高，通常做成较长的通道形式，利用站墩等大体积混凝土进行固定，见图1（b）。

包括盘管冷却器在内的循环供水系统主要由油（空气）冷却器、供水泵、盘管冷却器、管道、闸阀等组成。根据机组是否共用冷却器，又可分为单台机组独立循环系统和多台机组共用循环系统两种形式，见图2。运行初期利用补水装置、供水母管向系统充水，充水完成后关闭系统与供水母管连接闸阀，开启供水泵，实现循环运行。

常见冷却器由冷水系统与热水系统组成。由图2可知，本文所述的盘管冷却器仅包括热水系统。相对于利用板式换热器或冷水机组组成的循环供水系统，冷水系统根据泵站站身特点，直接利用天然水体，工程直接投资可减少一半，同时也提高了运行可靠性。

2盘管冷却器的传热计算方法

传热计算的主要目的是根据设备冷却负荷要求，确定换热面积，优选布置方案。

2.1热负荷计算方法

泵站工程中，需用冷却水的设备主要有电机、齿轮箱、推力轴承等，油（空气）冷却器中的热流体（主要为水）在盘管中流动，通过管外冷流体（水）的流动，利用管壁的热交换带走热量，达到冷却目的。

假设盘管中水体传热为恒压过程，不计盘管以外段管道热量传递，根据热力学定律，热负荷计算公式为：

Q=qmCp（T1-T2）=ρqCp（T1-T2）（1）

式中：Q为盘管冷却装置需冷却的热负荷（W）；qm、q为管内热水的质量流量（kg/s）、体积流量（m3/s），一般由设备厂家确定；Cp为管内热水的平均恒压比热（J/kg·℃）；ρ为管内热水的平均密度（kg/m3）；T1、T2为冷却盘管内热水进、出口温度（℃），一般可采用设备油（空气）冷却器的出口与进口温度。

2.2换热面积计算方法

盘管冷却装置的理论换热面积可由传热基本方程计算确定，即：

St=Q1KΔtm（2）

式中：St为盘管理论换热面积（m2）；K为管道传热系数（W/m2·℃）；Δtm为传热平均温度差（℃）。

考虑管壁污垢等不确定因素影响，设计换热面积S=Kα·St，Kα为安全系数，可取1.5～2.0。

2.2.1传热平均温度差Δtm计算方法

通常管外冷却水体容量较大，可将盘管传热简化为管内水体变温，管外为恒温状态的错流传热模式，则有：

Δtm=T1-T21ln（T1-t1T2-t）（3）

式中：t为管外流体温度（℃）。

2.2.2管道传热系数K计算方法

盘管可采用不锈钢或碳钢等材质制成的弯曲管道，根据对流传热基本方程，热、冷流体通过间壁的传热是一个“对流传热-热传导-对流传热”的串联过程，盘管传热系数可用下式计算：

K=11d01αidi+Rsi+δd01λdm+Rso+11αo（4）

式中：αi、αo为管壁内外侧水体的传热膜系数（W/m2·℃）；Rsi、Rso为管壁内外侧污垢热阻（m2·℃/W）；δ、λ为管壁厚度（m）及导热系数（W/m·℃）；di、do、dm分别为管道内径、外径、平均直径（m）。

对于管壁内外侧水体的传热膜系数，根据水体流动方式及速度不同，分别采用相应计算方法[1011]。

（1）管壁内侧水体传热膜系数αi。

通常冷却盘管内水体雷诺数Re在10 000以上，水体流动方式为湍（紊）流，有：

αi=0.023λw1diRe0.8Pr0.3=0.023λw1di（diuρ1μ）0.8Pr0.3

式中：Pr、u、ρ、μ和λw分别为管内水体普兰特准数、流速（m/s），密度（kg/m3）、水体动力黏滞系数（Pa·s）和对流换热系数（W/（m2·℃））。定性温度采用管道进出口温度的算术平均值。应用时，要求0.7

（2）管壁外侧水体传热膜系数αo。

a.盘管外为流动水体。当盘管位于流动水体中时，参照间壁式换热器中直列管的计算方法，即：

αo=0.26φλw1doRe0.6Pr0.33=0.26φλw1do（douρ1μ）0.6Pr0.33

式中：Pr、u、ρ、μ和λw为管外水体物理参数，意义同前，定性温度直接取水体温度；φ为管道排数修正系数，由于间距较大，参照间壁式换热器取0.64。

b.管道外为静止水体。盘管位于静止水体中时，此时传热以自然对流为主，则：

αo=cλw1do（Gr·Pr）n=cλw1do（ρ2gβΔtd3o1μ2·Cpμ1λw）n

式中：Gr为管外流体格拉斯霍夫准数；Δt=tw-t，tw为壁温，t为流体温度；定性温度tm=（tw+t）/2；β=1/（273+tm）；c、n为系数，当104

3计算案例与讨论

现以某轴流泵站为例，分析盘管冷却器管道内、外水体流速及管壁材质对换热面积的影响。该站共安装2 800 kW同步电机3台套，设计要求电机油冷却器进水温度不高于33 ℃[12]，经过电机后温升4 ℃，每台电机冷却水量为8.0 m3/h，共用一套冷却装置。盘管冷却装置进口温度T1取37 ℃，出口温度T2取33 ℃，管外水体温度取25 ℃。分别计算不同管内、管外水体流速、管壁材料与盘管换热面积St关系曲线，见图3。

由图3可得以下结论。

（1）盘管处于静止水体中的情况下，管外流速为0 m/s，以自然对流传热为主，利用水体容量带走热量，此时所需盘管换热面积最大。如管外水体容量较小，机组长期运行易导致其温度升高，传热平均温差减小，所需换热面积将进一步增加。

（2）盘管处于流动水体中的情况下，以强制对流传热为主，利用水体流动带走热量， 此时随着管外水流流速加大，换热面积逐渐减小，但管外流速增加到一定数值时，会在管壁产生脱流，换热面积不再下降且基本保持不变。管外流速增加，对管道结构强度及安装要求随之提高。从本例看，管外流速不宜大于3 m/s。

（3）随着管内流速的增加，所需换热面积随之减小，但管内流速增加至某一值时，换热面积基本保持不变；同时管内流速加大，相应管道水力损失增加，运行成本亦将增加。从本例看，管内流速不宜大于2～2.5 m/s。

（4）对于不锈钢管、无缝钢管、铜管制成的盘管，30 ℃时，不锈钢管的导热系数约为17 W/（m2·℃），无缝钢管为52 W/（m2·℃），铜管为382 W/（m2·℃），尽管三者导热系数相差较大，但换热面积相差不到20%，说明管壁材质对换热面积的影响与导热系数不成比例，材料选用时主要考虑造价、防腐及导热等因素。

4成果应用

目前江苏省江水北调的淮阴二站、常州市城市防洪工程南运河枢泵站、通榆河北道送水工程大套三站、走马塘张家港枢泵站等工程采用了盘管冷却器，换热面积采用前述公式计算，经多次运行，运行效果良好。各站盘管冷却器设计参数见表1。

5结语

（1）结合泵站工程特点，利用置于天然水体中并进行冷却的盘管冷却器组成密闭循环供水系统，是一种节能、可靠的技术供水方式。

（2）位于流动水体中的动水冷却器所需换热面积少于静水冷却器；加大管道内、外水体流速，对减少换热面积是有利的，但随着流速加大，管道安装要求及运行成本相应提高，因此管内、外水体流速的选择应考虑其经济合理性；管壁材料表1部分泵站盘管冷却装置设计参数

（3）利用文中提出的换热面积计算公式求得的盘管面积，经实际工程运行检验，立式机组电机上下导轴承油温均未超标，机组运行稳定，工程运行良好，该计算方法可供其他工程设计参考。

参考文献（References）：

[1]湖北水利勘测设计院.大型电力排灌站[M].北京：水利电力出版社，1984：300303.（Hubei Water Conservancy Survey and Design Iinstitute.Large Power Irrigation and Drainage Stations[M].Beijing：Water Resources and Eelectric Power Press，1984：300303.（in Chinese））

[2]江都水利工程管理处.江都排灌站[M].北京，水利电力出版社，1979：257.（Jiangdu Water Conservancy Project Management Office.Jiangdu Pump Station[M].Beijing：Water Resources and Electric Power Press，1979：257.（in Chinese））

[3]丘传忻.泵站[M].北京：水利电力出版社，2004：200202.（QIU Chuanxing.Pumping Station[M].Beijing：Water Resources and Electric Power Press，2004：200202.（in Chinese））

[4]董金龙，何小军，张建峰.大型水泵电动机冷却水的供应方式[J].江苏水利，2007，（5）：31.（DONG Jinlong，HE Xiaojun，ZHANG Jianfeng.Largescale Water Pump Motor Cooling Water Supply Mode[J].Jiangsu Water，2007，（5）：31.（in Chinese））

[5]温泽杭，周元斌，张前进，等.冷水机组在泵站冷却水系统中的应用[J].排灌机械，2005，23（1）：1921.（WEN Zehang，ZHOU Yuanbin，ZHANG Qianjing，et al.Water Chiller Cooling Water System of Pumping Station[J].Drainage And Irrigation Machinery，2005，23（1）：1921.（in Chinese））

[6]袁风友，程淼.刘老涧抽水站机组冷却供水系统技术分析与改造[J].江苏水利，2009，（12）：2526.（YUAN Fengyou，CHENG Miao.Liulaojian Pumping Station unit Cooling Water System Technology Analysis and Transformation[J].Jiangsu Water，2009，（12）：2526.（in Chinese））

[7]史美中，王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2009：25.（SHI Meizhong，WANG Zhongzheng.Principle and Design of Heat Exchangers [M].Nanjingge：Publishing House of Southeast University，2009：25.（in Chinese））

[8]毛培元.盘管热交换器的优化设计[J].化工装备技术，1999，20（2）：3637.（MAO Peiyuan.Coil Heat Exchanger Optimization Design [J].Chemical Equipment Technology，1999，20（2）：3637.（in Chinese））

[9]沙站，周亚素.闭式冷却塔内冷却盘管传热热阻分析[J].能源研究与信息，2008，24（4）：238242.（SHA Zhan，ZHOU Yasu，Thermal Resistance Analysis of the Cooling Coil for a Closedcircuit Cooling Tower.Energy Research and Information，2008，24（4）：238242.（in Chinese））

[10]张洪流.化工原理—流体流动与传热分册[M].北京：国防工业出版社，2009：253255.（ZHANG Hongliu.Principles of Chemical EngineeringFluid Flow and Heat Transfer[M].Beijing：National Defense Industry Press，2009：253255.）

[11]王志魁，刘丽英，刘伟.化工原理[M].北京：化学工业出版社，2010：132135.（WANG Zhikui，LIU Liying，LIU Wei.Principles of Chemical Engineering[M].Beijing：Chemical Industry Press，2010：132135.（in Chinese））

[12]JB/T 76072005，立式电机轴承用LYJH型油冷却器[S].（JB/T 76072005，Vertical Motor Bearing LYJH Type Oil Cooler[S].（in Chinese））1第11卷第3期

2013年6月1南水北调与水利科技

常见化学计算方法范文第5篇

关键词：教学方法；函数；要素提取法；虚实结合

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）08-0161-02

1序言

《C程序设计基础》是我校工科非计算机专业的一门必修课程，目的是使学生掌握程序设计的基本方法，并形成正确的程序设计思想，培养学生用计算机解决本专业问题的能力，为后续课程的学习打下良好的基础。

但在教学过程中发现，学生在学习函数这部分的知识时非常吃力，很多学生对此掌握的并不好，不能灵活的运用函数进行程序设计，主要的原因是所用教学方法效果较差。针对此问题，笔者在深入研究C语言函数教学方法的基础上，通过详细分析教学过程中学生的表现，并积极与学生沟通，总结出适合我校学生的函数教学方法，首先通过生活中常见的例子介绍函数的概念，并精心设计函数的引入问题，以此来阐述函数编程思想，然后重点讲解函数的定义和调用方法，并通过实例强化学生函数设计的方法，最后对函数的设计方法进行总结。

2函数思想的引入

数学中的函数与C语言中的函数有什么区别？数学中的函数侧重于自变量和因变量之间的映射关系，而C语言中的函数主要侧重于功能的实现。

以计算13！为例，通常的计算方法是13×12×……×4×3×2×1=6227020800，但也会发现计算量非常大。熟悉计算器的学生也知道，计算器上有一个“n！”按钮，我们只需按“13”，再按“n！”，就可以得到结果6227020800。两种计算方法中笔者更喜欢后者，因为计算器中“n！”按钮可以协助完成阶乘计算，换言之，“n！”按钮可以完成计算阶乘的功能，与c语言中函数的概念非常接近，因此“n！”按钮就是将求阶乘的函数封装起来了，我们甚至可以说计算器就是将若干个函数封装起来的一个设备。所以通过计算器来理解C语言中函数的概念就比较容易了。有了函数，就可以多次使用它，就如同有了“n！”，不仅可以计算13！，也可以15！，17！等等。C语言中的函数就是功能独立的一段代码，能够避免重复代码，降低出错率，提高程序的可读性。函数机制的出现，也使多人共同开发大规模的程序成为可能。

进而引导学生回顾教学中以前学过的主函数和C语言中的一些常见的库函数（如sqrt（）），总结这些函数的共同点，标识符后面都有一个括号，并以一到两个子函数为例，讲解、编译、运行，帮助学生更好地认识函数。

在学生对函数有了基本的认识之后，给学生说明并非所有的函数都是现成的，有很多是需要用户自定义编写的――用户自定义函数。在教学中，笔者认为函数的分类最重要的标准就是函数的使用方式，根据函数的使用方式可以将函数分为数值计算函数（有返回值，类型不是void）和任务执行函数（无返回值，类型为void），数值计算函数因为有结果，使用时一般当做表达式的一部分或者函数参数，任务执行函数由于没有结果，使用时一般独立成一条语句。

3函数的定义和调用

3.1采用要素提取法完成函数定义

C语言函数设计主要围绕函数类型，函数名，函数形式参数，函数返回值四个要素展开。

对于函数要素的教学部分，重点讲解函数的定义与调用。函数定义的一般形式为：

类型说明符函数名（形式参数表）

{声明部分；

语句部分；

return（返回值）；}

对函数定义部分还需要掌握的是：（1）类型标识符：函数返回值类型，即结果类型。（2）函数名：合法标识符是函数的唯一标识。（3）形式参数表：由类型和变量名组成。（4）return（返回值）：返回结果。

函数定义中的四个要素的提取方法可以参照用计算器求13！来说明，（1）类型说明符。13！的结果是6227020800，类型说明符就是根据结果的类型来确定，为int。（2）函数名。函数名是函数的唯一标识，在用计算器求13！的过程中，函数名就相当于“n！”按钮，这里用factorial来表示。（3）形式参数表。当计算13！时，形式参数表就是用来接收13的，假如求17！，那形式参数表就用来接收17，这里可以得出参数数量为一个，类型为int，因此用int x来定义形式参数。（4）返回值。13！的结果是6227020800，返回值就是6227020800。

以求阶乘为例，定义函数：

intfactorial（int x）

{int s=1，i；

for（i=1；i

{s=s*i；}

return s；}

3.2函数调用及虚实结合的过程

由上述函数定义可以看出，函数定义并没有具体的结果，原因在于x的值未定，就如同在计算器上只按下“n！”没有任何意义一样。因此，函数的定义只是实现了函数的功能，而最终的目的在于使用函数，即函数的调用。

在函数的调用过程中，还需要重点讲解实际参数和形式参数的区别，以及整个虚实结合的过程。在使用函数时后面括号中是具体的值，即实际参数。函数定义中括号中的参数是形式参数，没有具体的值。在发生函数调用的时候，形式参数用来接收实际参数的值。如：

voidmain（）

{int a=13，c；

c=factorial（a）；

printf（“%d的阶乘为：%d/n”，a，c）；}

实际参数是a，有确定的值为13，形式参数为x，用来接收a的值。参数传递过程如图2所示：

在函数定义和调用中需要重点强调的地方：

1）函数名是函数的唯一标识。2）函数必须先定义后使用。3）如果函数为非void类型，函数中必须有return语句。4）普通变量传递时为单向传递，即由实际参数传向形式参数。