翅片管换热器定制计算与应用
1.2.章浩伟 2.朱训生
(1.上海理工大学医疗器械学院,上海200093;2.上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240)
摘 要:通过引入模糊和灰色关联模型,给出了一个新的定制要素的选择方法,并以空调的定制要素选择为例,分析得出换热器是最主要的定制要素.通过进一步对空调 系统的分析,给出了翅片管换热器的定制过程和方法,编制了翅片管换热器定制软件,设计出一个通用的换热器的定制计算模型和软件平台.经过2年的实际应用检 验了该定制方法的有效性.
中央空调与其他空调产品不同,由于地理、气候、规模、人群等原因,故客户对中央空调系统的需求差异较大.强调客户的参与并充分满足客户的个性 化需求以及有效缩短产品开发周期是企业的一项重要能力.大规模定制于上世纪90年代提出,并开始广泛地、系统地进行理论研究.作为一种全新的生产模式,大 规模定制主要是通过灵活性及快速响应来实现产品的多样化和定制化.定制系统可以以接近大规模生产的成本提供范围广阔的产品和服务.
换热器在各行各业有着广泛的应用,对于制冷系统来说,冷凝器、蒸发器是它的心脏部件,空调中常用的翅片管式换热器是一种带翅管式热交换器,是热交 换器中的主要换热元件.由于用户环境和需求不同,对翅片管的需求是多样化的.因此,在设计过程中采用模块化的柔性设计,最大程度地满足客户的个性化需求, 从而为企业在多变的市场环境中赢得持久的竞争优势有着重要的实际意义[1 3].本文针对这个企业需求的空白,对其定制方法做了相关研究,并初步建立了一 个可行的翅片管模块化定制系统.
1 定制要素的选择
空调系统主要由压缩机、换热器(包括冷凝器、蒸发器、空气加热器、表冷器等)、膨胀阀或毛细管、制冷剂等要素构成.对于每种要素,变动对系统变化的重要 性、可变动的范围、变动成本、设备可加工能力等都不相同.同时,每种要素下还可以分解为更进一步的决定要素构成的二级要素.例如,换热器的二级构成要素 有:管外径、孔距、排距、翅片材料、翅片厚度、翅片类型、片距、排数、有效管长、表面管数、制冷剂分路数等.因此,需要对定制要素进行选择,以便采用较少 的构成要素和成本代价来满足客户的多样化需求.
1.1 定制要素的模糊关联优选模型
对系统要素评价时,通常使用模糊综合评判的方法.实际上,专家打分过程中给一个确定的权值不符合专家的经验,也不能准确表达专家的本意.专家通常认定权值 是在某个值左右或者定性地说“重要”、“比较重要”、“影响大”、“影响较大”等比较符合专家的真实意图.因此,通过模糊综合评价过早地将模糊信息精确化 可能造成信息的丢失.为此,采用如下模糊关联的处理方法对专家定性的语言标度进行处理.
设 Ａ是论域Ｒ上的有界凸正规模糊子集,若有连续隶属度函数μ Ａ:Ｒ→[0,1],且满足
其中:α≤ｍ≤ｎ≤β∈Ψ,Ψ=[Ｉ,Ｌ] Ｒ;μＬ Ａ在[α,ｍ]上严格递增,μＲ Ａ在[ｎ,β]上严格递减,则称 Ａ为模糊数.μＬ Ａ、μＲ Ａ分别称为模糊数 Ａ的左、右隶属度函数.
考虑到思维习惯和表达的方便性, Ａ常采用梯形模糊数(见图1),参数记为(ａ,ｍ,ｎ,ｂ). 通常,人们习惯于用语言标度将程度属性分为7级,以重 要程度为例可分为:很重要、重要、比较重要、一般、不太重要、不重要、很不重要.其他程度属性的表达也与此类似,这些程度属性表示了专家对现有指标的重要 程度的评价.为尽可能保留专家的本意