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我们对人类的贡献49错峰加热蓄热棒方法: fmjzzh 2017-9-2 02:25; 我们对人类的贡献49 错峰加热蓄热棒方法 1、模块蓄热热源建造技术； 2、无名火烧烤技术； 3、蓄热模块烹调技术； 4、热源站建站技术； 5、错峰快速蓄热技术。上海神宠节能工程设计事务所铜陵神宠专利设计院一就专利设计服务股份有限公司天津艾尔羚密封工程设计院天津根源机电技术研究院天津建能电力设计院微信18616523185 qq342730465; 个人分类: 灵感语录|148 次阅读|0 个评论

宏观热力学与微观热力学的吻合是巧合吗？: 热度 3 kiwaho 2015-2-4 06:36; 水的热力学性质一直是我的研究兴趣。在稍早前的一篇文章里，谈到了基于实验验证的关于水的微观热力学数据，得出了一个结论：在常温水蒸气凝结过程中，平均每个水分子摊到0.4电子伏特的红外光子辐射能量。详情见：气液相变的分子动力学一瞥。至于宏观的热力学数据，可以从很多来源查找，例如美国标准技术学院的官方网站： http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/ 。常温常压下水的凝结潜热 = 2402.3 - 83.9 = 2318kj/kg。其实，有了上述宏观尺度的数据，理论上可以用数学的方法演算出微观尺度的对应数据。方法如下：先求1kg的水有多少个水分子H2O。既可以用涉及摩尔概念的阿伏加德罗常数，也可以从原子量硬计算。每个水分子的质量=分子量18个原子量单位。每个原子量单位对应1.66*10^(-27)kg，基本上相当于一个质子或中子的质量。 So，1kg水大约含有水分子数目= 1/（18*1.66*10^(-27)）= 3.35*10^25 个H2O。 Then,每个水分子摊到的凝结潜热= 2318*1000/3.35*10^25= 6.92*10^(-20)J（焦耳）。已知1个电子伏特1eV = 1.6*10^(-19)J。因而每个水分子可摊到的潜热=6.92*10^(-20)/1.6*10^(-19)= 0.43eV。回过头看看实验测到的微观热力学数据0.4eV/每H2O，不得不惊呼两者惊人地接近！我们再来计算，如果观测得到的单水分子释放的能量0.4eV，最终来源于一个光子的话，这个光子的波长该是多少呢？早在1900年，M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设，物质振子与辐射之间的能量交换是不连续的，一份一份的，每一份的能量为E = hν。其中h为普朗克常量，v为光振子频率=光速c/波长。所以，要求的波长= hc/E。已知h=6.6260693×10^（-34）J·s， c=3*10^8m/s. 代入公式得到波长 = 6.63*10^（-34）* 3*10^8/(0.4eV*1.6*10^(-19)J/eV) =3.1*10^(-6)m, 即3.1微米，或者说波数3226cm^(-1)。该波长处于近红外谱线。凝结光子发射谱分析的实验结果，基本应证了计算结果！可见凝结潜热的释放渠道，只能是红外光子。通常的热工设备中看不到这些光子，是因为多介质换热时光子刚出来立即就地吸收，就像电路短路时测不到电压那样。因而，宏观与微观的吻合绝不是巧合！早在1968年，两位科学家W.R. Potter, J.G. Hoffman，就已经在实验室发现了物质相变过程伴随着红外光子的辐射。从其发表的论文数据来看，水蒸气凝结红外辐射的均方根光子波长也在3.1微米左右，多了一个旁证。详情及参考文献可参阅我的另一篇文章：凝结过程竟然伴随着红外光子的辐射！此文也预示：未来的热物理的发展方向，必将是热力学与光学的紧密结合。只懂传统热力学的人士也许会发现无所适从，而感叹不补修光学则以前的热力学就白学了。顺便说一句：善于从已知的宏观尺度，推演到微观尺度，或者反过来，从微观反演宏观，这是研究人员的基本技能。早先的一篇文章正是这样的例子：尺度变换诱发的想象力聚焦水分子蒸发的精细过程。; 4477 次阅读|5 个评论

液气相变后潜热藏哪里？--原子动力学一瞥: 热度 2 kiwaho 2015-1-29 10:28; 液态水吸收大量热能后蒸发成水蒸气，然而温度不见升高。好奇的人会问潜热藏哪里呢？这个问题要由原子动力学来回答。原子由原子核和核外电子云构成，核外电子绕核高速旋转。这是中学生就知道的基本科学知识。凝聚态是宇宙物质存在的普遍形态。这个道理也不难懂：构成物质的基本粒子，也喜欢像人类一样凑热闹，扎堆抱团取暖天经地义。但扎堆也要讲游戏规则，否则就闹成今年跨年夜的上海滩踩踏死人的惨剧。扎堆大的原则说通俗一点即是：让人活，也让己活，不要过分亲近，留足最低生存距离。电子为什么要绕核高速旋转？用经典的旋转离心力平衡库仑吸力当然讲得通。其实从另外一个角度来讲更形象，如果把原子当作一个生命体的话，这就是生命的本能嘛：电子如果不在核外高速巡逻，众核中央们岂不要推推搡搡挤在一起？那谁都别想活出一口气！因而电子是原子的卫兵。卫兵护主的天职，并不妨害不同原子的电子卫兵之间结为好友，即形成化学键。人在空旷的地方，心里防范性就低。同理，原子在空旷的地方，电子卫兵也会本能地放松警惕，尽量回到原子核心周围悠哉游哉其乐融融。想想也是，外面没有其它原子与你抢地盘，电子跑到老远的轨道上警戒真的没必要，回巢休息洗洗睡得了。当其它原子靠近之时，电子就该迎上去，画出更大的电子云，以防止被入侵。即物质密度减小，分子/原子距离增加，电子轨道半径缩小，库仑吸力加大，离心力要相应加大，电子速度必须增加，电子动能增加。反之亦然。按上述推断，相对液态水来说，水蒸气的分子之间非常稀疏，因而各原子的核外电子会尽量往里缩，电子转速提高。增加的动能积分，正是气化潜热的藏身之处！那么摊到每个电子头上，储藏的潜热，使得动能到底增加多少呢？电子提速多少呢？这是可以估算出来的。上一篇博文提到，光谱实验观测结果摊到每个水分子的潜能约为0.4eV。 1个H2O分子共有18个重子（质子+中子）以及10个电子。这里的潜热能悄悄藏到那10个电子里去了，而不是用来给重子增速的，折腾重子或者说整个原子，做布朗热运动是显热干的事。因而每个电子平均拿到0.04eV。事实上这10个电子分布在不同能级的轨道上，平均分配0.4eV理论上是不合理的，但作为估算无所谓。动能公式为： E=0.5*m*v*v。两边求微分，再求速度增量可得dv=dE/(m*v)。已知：1eV=1.602*10^(-19)J(焦耳), 电子质量约10^(-30)kg，波尔氢原子轨道速度=5000km/s=5*10^6m/s。代入前述微分式得到：速度增量dv= 0.04*1.602*10^(-19)/ =1360m/s，即1.36km/s。原电子速度5000km/s,增速变化仅仅1.36km/s，算成百分比近千分之0.3，显然微不足道。但可以注意到：电子绕核速度仅微小变化，即可吸纳较大的潜热能。在凝结过程中，物质密度增加，分子/原子距离减小，电子轨道半径增大，库仑吸力减小，离心力相应要减小，电子速度必须减小，电子动能减小。或者说此时电子要发生能级跃迁。高能级跃迁到低能级必然释放出光子。也可以理解为轫致辐射，减速扔掉的电子动能以光子形式释放。储存在电子轨道里的动能增量即潜热能，最终就是在凝结时以热光子释放而收场！; 4161 次阅读|7 个评论

水气凝结速率与热功率的当量关系、传质及能量密度分析: kiwaho 2015-1-15 22:31; 1kg水蒸气潜能2.3兆焦耳，据此计算回收1kw的功率仅需每秒凝结=（1000/2300000）*1000 0.5克水蒸气。保持这个速度你就得到1kw热功率，等效于1kw的电炉的热功率。0.5克水蒸气相当于你大汗淋漓时，用手掌从出汗的身体上5次左右摸出的累计水, 若是豆大的汗珠摸一把就够。正如一个人做点好事并不难，难的是一辈子不停做好事，一次凝出0.5克水也不难，难的是每秒钟都要不停从空气中拧出0.5克水，只有这样1千瓦的热功率才有保障。治学严谨的读者，可能会说，水气凝结速率0 .5g/s/kw看起来不难实现，但是考虑空气的水气低含量，实现这个速率需要辅以得不偿失的空气搬运功。这个问题提得好。然而流体力学的浓差驱动力，立即使得上述问题成为不是问题的问题。略作如下计算：室温 25℃下，每立方米饱和空气含有23g水气。一度电的当量热需要凝结水量为3600*0.5g/s/kw= 1800g,进而需要1800/23=78立方米的空气贡献出水气。这并不意味着，你非要把这78立方空气抽送到人工微降雨的有限受控空间来。因为水蒸气会自动从高浓度区向低浓度区流动，只要反应室的水气浓度在不停减少，外面的水气就自动渗透进来，风扇可有可无，只要通风好就行。水蒸气在室温空气中的含量约 2%，根据道尔顿定律，其对应的分压为大气压的2%，也即2000Pa，或者说每平方米约200kg，或20g/cm 2 , 在浓差驱动力下流动，空气中的氧气、氮气并不改变浓度，因而主体空气并不需要物理流动。当用于发电时，上述的凝结速率需要将热机效率考虑进去。热变功至少打 3折，往高不还价，往低可商量，因而你要得到1kw的轴功，需要至少3倍于前面提到的数据，也就是至少1.5g/s/kw的水气凝结速率。不同能源装置比较时，人们喜欢参考功率密度参数。开采水气潜能设备的虚功率密度可这样算（ mj代表兆焦耳）：室温下饱和水气含量23g/m 3 对应2.3mj/kg*0.023= 53kj/m 3 的能量密度。与汽油的47mj/kg=47mj/升相比，后者是前者的887000倍。然而天然水气的免费与汽油的高价就没法比。而且53kj/m 3 的低密度是个虚的参数，它并不意味着水气潜能开采装置一定又大又笨，因为功率的标定只与水气凝结速率有关。凝结速率不取决于体积，而取决于浓差驱动力。因而无需配备笨重大尺度的大功率风扇，也无需夸张的巨大体积用于凝结室。电力是二次能源，它其实并不是消费者的唯一原始需求，甚至不占家庭能源消耗的大头。因为很多家庭热水、取暖、煮食等活动的原始能源需求只是一次能源 —热能。大气潜热开采面对的是一次能源，只是热品位低的潜热而已。如果应用需要的正是一次能源，大可不必将其费劲低效地转换成二次能源。 0.5g/s/kw也好，1.5g/s/kw也好，这在大自然的大气热机眼里，简直像大海里的一滴水那样小儿科。大自然大气磅礴的倾盆大雨那该是0.5/s/kw的多少巨量的倍数啊？其等价功率：兆瓦级？吉瓦级？兆兆瓦级？上面分析了涉及时间量纲的功率问题，下面不考虑时间量纲，单纯地计算一下单位质量的常态天然水气，凝结后释放的热能到底等价于多少度电的热值。 1度电=1kw x 1 hour = 1 kiwaho（牛津英语字典为“千瓦小时”预留的单词）= 1000*3600 J = 3.6MJ（兆焦耳），而 1kg自然水气潜能约2.3兆焦耳，故而1kg水气潜热等价于2.3/3.6= 0.639度电的热值。或者说：只要有办法从空气中析出液态水，则每凝析出1吨淡水，就可以“意外”收获639度电的热能，或近似成640度电！这个理论公式太诱人：生产1吨淡水= 同时生产640度电热能！那些自称最新高科技的沙漠取水设备，还有声称每制1吨淡水耗能10度电的节能海水淡化装置，是不是该好好想想：既然水的析出过程一定是放热的，为何所谓的高科技产品，明知1吨淡水的气液相变可以释放640度电，仍要浪费额外的能源去获得？在我们即将开采天然水气潜能可再生巨量清洁大矿场之前，让我们怀着对大自然敬畏的心情，团结在以习大大为首的正能量周围，向伟大的大自然深鞠躬！望上苍驱走雾霾还神州大地碧水蓝天！如今，我的伟大发明一揽子解决了人类文明进程面临的三大危机：能源危机、环境污染造成的生态危机、淡水资源危机！详情见：简讯：千瓦厚实验室发明了有限空间受控人工微降水大气潜热回收机; 1429 次阅读|0 个评论

湿空气脱湿换来的凝结热返给所在干空气可升温几何？: 热度 2 kiwaho 2015-1-14 04:28; 下述内容略知气象知识以及热物理即可明白。 0 ℃时饱和湿空气含水量 5g/m 3 。水气所占内能为 =0.005kg*2374kj/kg=11.87kj /m 3 。空气比热 1kj/kg/K 。空气密度 1.29kg/m 3 。剔出水份后的凝结热 , 可换干空气温升 =11.87/1.29=9.2 ℃。先前的 0 ℃ 跳变成 9.2 ℃。中国长江以南没有取暖配套，冬天大部分时段大概就是冰点附近。要是能把大气内的水气潜能抠出来，让干空气立马温度升到 10 ℃，能提取这种免费能源那该多好！室温 25 ℃ 下的饱和湿空气含水量 23g/m 3 。水气所占内能为 =0.023kg* （ 2409-105 ） kj/kg=53kj /m 3 。空气比热 1kj/kg/K 。空气密度 1.29kg/m 3 。剔出水份后的凝结热 , 可换干空气温升 =53/1.29=41.1 ℃。先前的 25 ℃跳变为 25+41.1=66.1 ℃。这个潜能抠出来后，就别还给空气了，否则 66 多度的高温非得把人热死！拿来输出轴功多好，想发电就发电，想干啥就干啥，只要转轴能拖得动。我是在打空气潜热的鬼主意？; 4049 次阅读|7 个评论

是低温水蒸气还是高温水蒸气可释放的潜热大？绝多数人会答错！: 热度 11 kiwaho 2015-1-13 07:02; 长期被科学界忽视的现象，由于涉及到我的一个绿色能源的研究课题，值得总结出一个热力学新定律分享给大家：低温凝结相变，要比高温凝结相变释放更多的潜热！不妨以水的热工数据计算证明之： 1摄氏度水蒸气的内能为2376.3kj/kg, 1度的液态水内能为4.2kj/kg，因而凝结将释放的潜热为2376.3-4.2= 2372kj/kg； 101度水蒸气的内能2507.2kj/kg，101度的液态水内能为423.3kj/kg, 因而凝结释放的潜热为2507.2-423.3= 2084kj/kg。显见，1度的凝结潜热2372kj/kg 101度的2084kj/kg，大约12.2%！对其他工质计算也会得到相同结论。为什么会出现这种看似反常的结果呢？现代科学研究已经证实，气态水是单分子结构，而液态水是多分子团结构。水分子团以氢键链接。而且低温液态水的大分子团所含的分子个数大于高温水分子团个数。沸点水分子团一般含有6个水分子。1度液态水分子团可能含有8个水分子。分子团簇越大，聚合时释放的能量当然也越大。所以天然低温水蒸气，比人工锅炉加热的水蒸气更有劲！这里所说的“有劲”没有考虑显热，仅考虑等温相变的潜热。显热也是有份量的，但与潜热相比要差一个数量级。1个水分子凝结潜热约0.4电子伏特，而1水分子1摄氏度落差的显热只有区区0.00078电子伏特。水再有劲，也比不上油。烧掉1个汽油分子释热约8电子伏特。人工加热锅炉也不是瞎子点灯白费蜡，当热功应用的目标是提取显热或形变势能时，烧锅炉的价值就体现出来了，此时热计算就需要从焓值入手，而不能仅考虑分子内能。可惜当今最好的热机也逃不出卡诺循环的魔咒，那是纯粹要拼显热的，高低端温差拉大越高越好。再牛的技术从焓值中能抠出30%有用功就谢天谢地了。顺便唠嗑一句，磁化确实能减小分子团尺寸，但是很多磁化水厂家过分夸大了磁化水的小分子团能力。; 16647 次阅读|25 个评论

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