絕熱計算

絕熱計算LNG球形貯罐絕熱計算

有學(xué)者 分析了貯罐絕熱體的傳熱規(guī)律，并建立了模型。通過近似理論計算得到了通過絕熱體的傳熱量；利用計算軟件對絕熱體內(nèi)傳熱過程進(jìn)行了有限元計算，獲得了通過貯罐絕熱體的傳熱量以及絕熱體內(nèi)溫度場的分布。

絕熱計算量子絕熱計算

絕熱量子計算對量子算法設(shè)計來說是一種新的計算方式。它已在某些領(lǐng)域得到應(yīng)用。量子SAT絕熱算法是體現(xiàn)絕熱計算思想第一個實例。研究它對解決其它經(jīng)典NP 完全問題有著十分重要的作用。目前能否用絕熱計算解其它經(jīng)典NP 完全問題仍是一個需要進(jìn)一步研究的課題，特別是用量子絕熱計算解決經(jīng)典領(lǐng)域不可計算問題的研究 。

絕熱計算絕熱計算與能量恢復(fù)型CMOS電路

能量恢復(fù)型電路(或稱絕熱電路)的提出為VLSI的低功耗設(shè)計與絕熱計算的實現(xiàn)提供了一種嶄新的途徑 。有文章 指出,能量恢復(fù)型電路主要是通過延長開關(guān)工作時間,使流過MOS器件的電流足夠小,從而極大降低消耗在器件溝道電阻上的能量,并回收貯存于輸出節(jié)點上的電荷來達(dá)到顯著降低功耗并實現(xiàn)能量的重復(fù)利用的目的。而在對其基本電路單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，門電路應(yīng)是實現(xiàn)絕熱計算的基礎(chǔ)，因此對它的研究更為重要而不可避免。

絕熱計算空調(diào)工程絕熱的計算設(shè)計問題

空調(diào)工程中絕熱工程的質(zhì)量與設(shè)計、安裝和施工以及絕熱材料的質(zhì)量有密切的關(guān)系。計算設(shè)計是取得空調(diào)工程絕熱最佳效果和效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 。工程設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國家規(guī)范和有關(guān)技術(shù)措施來指導(dǎo)絕熱工程的設(shè)計，避免產(chǎn)生錯誤而造成不必要的損失?，F(xiàn)在很多絕熱材料制造商已根據(jù)不同的管徑大小做成絕熱材料制品，絕熱厚度和容重都已根據(jù)不同需要生產(chǎn)出成品。但是設(shè)計人員在選用這些材料時還必須通過計算來確認(rèn)一下采用那種規(guī)格的材料，絕熱材料的選用還必須滿足消防要求。

總之空調(diào)絕熱計算設(shè)計的基本原則是在確保絕熱外表面溫度高于當(dāng)?shù)貧庀髼l件下的露點溫度，防止外表面凝露以及滿足使用要求的原則下，選取優(yōu)質(zhì)的絕熱材料，通過計算來確定合理的絕熱層厚度并設(shè)計可靠的科學(xué)的絕熱結(jié)構(gòu)。

1．設(shè)備筒體或管道絕熱、防潮和保護(hù)層計算公式：

式中 D---直徑（m）；

1.033及2.1---調(diào)整系數(shù)；

L---設(shè)備筒體或管道長度（m）；

0.0082---捆扎線直徑或帶厚 防潮層厚度（m）。

2．伴熱管道絕熱工程量計算式：

將下列D'計算結(jié)果分別代入1中的兩個公式計算出伴熱管道的絕熱層、防潮層和保護(hù)層工程量。

（1）單管伴熱或雙管伴熱（管徑相同，夾角小于90°時）

式中 D′---伴熱管道綜合值；

(10～20mm)---主管道與伴熱管道之間的間隙。

（2）雙管伴熱（管徑相同，夾角大于90°時）

（3）雙管伴熱（管徑不同，夾角小于90°時）

式中

3．設(shè)備封頭絕熱、防潮和保護(hù)層工程量計算公式：

式中 N---封頭個數(shù)。

4．閥門絕熱、防潮和保護(hù)層計算公式：

式中 N---閥門個數(shù)。

5．法蘭絕熱、防潮和保護(hù)層計算公式：

S=π×（D 2.1δ）×1.5D×1.05×N （

式中 N---法蘭數(shù)量（副）。

6．油罐拱頂絕熱、防潮和保護(hù)層計算公式：

式中 r---油罐拱頂球面半徑；

絕熱過程（adiabatic process）是指任被研究物體與外界無熱量交換時的狀態(tài)變化過程，是在和周圍環(huán)境之間沒有熱量交換的情況下，一個系統(tǒng)的狀態(tài)的變化。在這種狀態(tài)下計算物體的溫度分布以及熱量流動的計算稱為絕熱計算。

絕熱演化作為一種新型量子計算模型，當(dāng)它剛被提出時就受到了廣泛的關(guān)注。本文在相關(guān)絕熱計算研究的基礎(chǔ)上，考慮了在絕熱量子計算環(huán)境下，絕熱搜索算法中若干關(guān)鍵問題，研究了絕熱演化路徑的適用性、絕熱算法的量子線路模型、先驗概率分布對設(shè)計高效絕熱算法的作用、推廣量子態(tài)保真度與絕熱算法性能之間關(guān)系等。 本文得到的主要結(jié)論是： 1．討論了一般化模型插值路徑在絕熱計算中的局限性。研究發(fā)現(xiàn)，即使系統(tǒng)的保真度不為零，若該模型被賦予不恰當(dāng)?shù)膶嵗?，相對常?guī)類型絕熱演化，所得到絕熱計算將無優(yōu)勢甚至可能完全失效，即算法時間復(fù)雜度無無窮大，從而提示我們在設(shè)計絕熱算法時，此類型演化路徑的使用并不能隨意。 2．首次全面地研究了額外驅(qū)動哈密頓量在絕熱計算中的實用性，即經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)額外驅(qū)動哈密頓量形式固定時，若其前面系數(shù)配置不當(dāng)?shù)脑?，所得絕熱算法將會完全失效；當(dāng)系統(tǒng)絕熱演化路徑形式相對固定，但允許額外驅(qū)動哈密頓量形式變化時，僅特定形式的額外驅(qū)動哈密頓量可以被用來提高絕熱算法效率，而此形式正好為已知幾乎所有文獻(xiàn)中所廣泛使用，從而給出這一現(xiàn)象的一種很好解釋。 3．解決了全局絕熱演化的正確量子線路實現(xiàn)問題，所獲的線路模型下時間分片數(shù)與絕熱算法的時間復(fù)雜度是一致的，而之前能夠得到的結(jié)論是局部絕熱計算的演化時間是與其對應(yīng)量子線路模型實現(xiàn)時的時間分片數(shù)相吻合的；基于此，首次給出一種非線性絕熱演化的量子線路模型實現(xiàn)。 4．將常規(guī)絕熱搜索算法中所有數(shù)據(jù)元素等幅疊加方式看成是以這些數(shù)據(jù)元素的先驗概率分布方式組織時的特殊情形，研究了數(shù)據(jù)元素的先驗概率分布對絕熱算法性能的影響。并且發(fā)現(xiàn)，若適當(dāng)利用這些先驗概率分布的信息，相應(yīng)的絕熱算法性能可以大大得到改善。 5．改進(jìn)了相關(guān)文獻(xiàn)給出布爾函數(shù)估計的絕熱算法設(shè)計，得到即使不添加輔助驅(qū)動哈密頓量的常規(guī)絕熱演化亦能夠于常數(shù)時間復(fù)雜度內(nèi)實現(xiàn)布爾函數(shù)估計的目標(biāo)。 6. 證明了具有一般化模型的絕熱演化同樣可以利用系統(tǒng)初末態(tài)之間的保真度來估算對應(yīng)算法時間復(fù)雜度，從而可以擺脫依賴絕熱定理來估算絕熱算法時間復(fù)雜性度的限制，同時也為估算絕熱計算所需關(guān)鍵系統(tǒng)資源提供導(dǎo)向作用；另一方面，這一研究結(jié)果也可以看成是對之前相關(guān)文獻(xiàn)中提出相關(guān)公開問題的一個部分回答。

因為過程中流體與外界無熱量交換，亦無凈功量的交換，如果保持流體在節(jié)流后的高度和流速不變，即無重力位能和宏觀動能的變化（或變化小到可以忽略不計），則節(jié)流后流體的焓h2與節(jié)流前的焓h1相等，即

h2 = h1

同時，因絕熱節(jié)流是不可逆的絕熱過程，節(jié)流后流體的熵必然增大，有

s2 > s1

氣態(tài)流體經(jīng)絕熱節(jié)流后，比體積隨壓力降低而增大，即v2>v1；而液態(tài)流體的比體積節(jié)流前后變化很小。

絕熱節(jié)流前后流體（流體、氣體）的溫度變化稱為節(jié)流的溫度效應(yīng)。節(jié)流后流體的溫度降低（T2<T1），稱為節(jié)流冷效應(yīng)；節(jié)流后流體的溫度升高（T2>T1），稱為節(jié)流熱效應(yīng)；節(jié)流前后流體的溫度相等（T2=T1），稱為節(jié)流零效應(yīng)。節(jié)流的溫度效應(yīng)與流體的種類、節(jié)流前所處的狀態(tài)以及節(jié)流前后壓力降落的大小有關(guān)。

絕熱節(jié)流的溫度效應(yīng)可用絕熱節(jié)流系數(shù) 表征。對于壓降很小的節(jié)流過程，mJ>0，表示節(jié)流冷效應(yīng)；mJ<0，表示節(jié)流熱效應(yīng)；mJ=0，表示節(jié)流零效應(yīng)，稱為微分節(jié)流效應(yīng)。對于有限壓降的絕熱節(jié)流過程，溫度變化可沿連接節(jié)流前、后狀態(tài)的定焓線用如下積分式計算：稱為積分節(jié)流效應(yīng)。

測定絕熱節(jié)流系數(shù)的實驗叫作焦耳－湯姆遜實驗。保持流體進(jìn)口狀態(tài)1不變，而用改變節(jié)流閥門開度或改變流體流量等方法，可以得到流體經(jīng)過節(jié)流后的不同出口狀態(tài)2a、2b、2c…。測出各狀態(tài)的壓力和溫度值，并把它們表示在T–p坐標(biāo)圖上。流體在節(jié)流前、后焓值相等，即狀態(tài)點1、2a、2b、2c…有相同的焓值，它們的連線是一條定焓線。改變進(jìn)口狀態(tài)1，重復(fù)進(jìn)行上述實驗，就可得出一系列不同數(shù)值的定焓線，并可在T–p圖上描出定焓線簇。在任意的一個狀態(tài)點上，定焓線的斜率就是實驗流體處于該處狀態(tài)時的絕熱節(jié)流系數(shù)mJ。

注意，定焓線并非絕熱節(jié)流過程線，只是液體絕熱節(jié)流前、后的狀態(tài)落在同一條定焓線上。節(jié)流過程是典型的不可逆過程，過程中流體處于極不平衡的狀態(tài)，不能在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上用曲線表示出來。

在一定的焓值范圍內(nèi)，每一條定焓線有一個溫度最大值點，如1–2e線上的M 點。在這個點上，這個點稱為轉(zhuǎn)變點，其溫度稱為轉(zhuǎn)變溫度Ti。把所有定焓線上的轉(zhuǎn)變點連結(jié)起來，就得到一條轉(zhuǎn)變曲線。轉(zhuǎn)變曲線將T–p圖分成兩個區(qū)域：在曲線與溫度軸包圍的區(qū)域內(nèi)恒有mJ>0，發(fā)生在這個區(qū)域內(nèi)的絕熱節(jié)流過程總是呈節(jié)流冷效應(yīng)，稱為冷效應(yīng)區(qū)；在轉(zhuǎn)變曲線以外的區(qū)域內(nèi)，恒有mJ<0，發(fā)生在該區(qū)域內(nèi)的絕熱節(jié)流過程總是呈節(jié)流熱效應(yīng)，稱為熱效應(yīng)區(qū)。如果流體的進(jìn)口狀態(tài)處于熱效應(yīng)區(qū)，而經(jīng)絕熱節(jié)流后的出口狀態(tài)進(jìn)入冷效應(yīng)區(qū)，那么呈現(xiàn)的溫度效應(yīng)就與壓力降落的范圍有關(guān)。例如，節(jié)流前流體處于圖中的2a狀態(tài)，當(dāng)壓降不很大，而節(jié)流后狀態(tài)落在2d點（它與2a點溫度相等）的右側(cè)時，可呈節(jié)流熱效應(yīng)；但當(dāng)壓降足夠大，使節(jié)流后的狀態(tài)落在2d點左側(cè)時，則將呈節(jié)流冷效應(yīng)。壓降愈大，流體溫度降低愈甚。

轉(zhuǎn)變曲線具有一個壓力為最大值的極點。這一點的壓力pN稱最大轉(zhuǎn)變壓力。流體在大于pN的壓力范圍內(nèi)不會發(fā)生節(jié)流冷效應(yīng)。數(shù)值小于pN的任一定壓線p與轉(zhuǎn)變曲線有兩個交點，對應(yīng)著兩個溫度值T1和T2，分別叫作對應(yīng)于壓力p的上轉(zhuǎn)變溫度和下轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變曲線與溫度軸(p→0)上方的交點(K點)對應(yīng)的溫度是最大轉(zhuǎn)變溫度TK，下方的交點對應(yīng)最小轉(zhuǎn)變溫度Tmin。流體溫度高于最大轉(zhuǎn)變或低于最小轉(zhuǎn)變溫度時，不可能發(fā)生節(jié)流冷效應(yīng)。

節(jié)流致冷是獲得低溫的一種常用方法，特別是在空氣和其它氣體的液化以及低沸點制冷劑的制冷工程中。節(jié)流致冷時，流體的初始溫度應(yīng)該低于最大轉(zhuǎn)變溫度TK。一般氣體的TK遠(yuǎn)高于室溫，約為臨界溫度的4.85～6.2倍。如二氧化碳的 ?1 500K，氬氣的TK(Ar)=732K，氮氣的 ，空氣的TK(Air)=603K。對于最大轉(zhuǎn)變溫度低于室溫的氣體，例如氫 和氦 ，則必須將它們預(yù)先冷卻到TK以下，方能得到節(jié)流致冷的效果。

絕熱計算作為一種新型量子計算模型，具有計算模式簡單、算法設(shè)計靈活直觀等特點。本課題研究絕熱計算中幾個關(guān)鍵問題-非線性型絕熱演化及其量子線路實現(xiàn)、初始哈密頓量選取對算法效率的影響。課題通過研究一般化模型插值路徑絕熱演化的運作機(jī)制，將其運用至絕熱整數(shù)質(zhì)因子分解算法中，并提出一種不依賴從外界注入能量來加速常規(guī)絕熱演化的更一般化模型插值路徑；研究顯含驅(qū)動哈密頓量形式的絕熱搜索，定量化驅(qū)動哈密頓量的實現(xiàn)復(fù)雜度，并探討其與算法運行時間的關(guān)聯(lián)；分析局部絕熱的線路模型實現(xiàn)方案，揭示線路模擬絕熱演化的精髓所在，并由此建立量子線路模擬非線性絕熱演化的基礎(chǔ)理論；運用不等幅度組織數(shù)據(jù)元素的思想來設(shè)計實際應(yīng)用驅(qū)動的絕熱搜索，分析初始哈密頓量選取對絕熱算法效率的影響，并因此探索提高絕熱演化的新途徑。本課題的研究對進(jìn)一步理解絕熱計算的本質(zhì)、絕熱量子信息處理乃至絕熱計算機(jī)的實用化具有重要的理論指導(dǎo)意義。