五千年(敝帚自珍)

主题:无事乱说车 -- epimetheus

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家园 说一个看到的笑话

应该是知乎上看到的,问热机效率达到了100%会是什么样子的。

一个回答说,不可能,要是达到了100%的效率,发动机排气就需要是绝对0度了。

我不知道这位是不是个小学生,看来是知道卡诺极限的公式,看来也应该是高中生大学生了。高中物理没有卡诺极限,可能竞赛有吧。大学普物也没有卡诺极限吧。了解卡诺极限,应该是爱好使然。但是思辨能力真是有问题。想问问排气绝对零度对应了效率100%,那排气0摄氏度对应效率多少啊?

将一个热机作为一个系统,能量输出的形式,要么是转轴上的机械能,要么就是散热形式发散的废热。废热没有了只有转轴机械能,那不就是效率100%了吗?

我对于外燃机的“信心”,就来自于使用逆流原理的热交换器,将逸散的热能,以很大的比例回收,重新参与热传递到做功工质上。这种“品味”很差的热能,在别的情况下是用不了的,甚至会是起到反作用的。

再具体,就是需要有利用外部氧化剂的空气进入,将排放的废热交换到参与燃烧的空气,这样令外部排放的热量最少。

这么看,给我一块热烘烘的pu238热源,或是聚集的高强度阳光,或是核能的高温,我反而没那么有信心了。因为没有了那个进入的空气流,也就控制不了往外的热气流。

这个情况下,就不谈蒸汽机了,因为缺乏手段。这个时候,不存在燃烧烟气的废热,但是存在蒸汽冷凝的潜热转化。没有了参与燃烧的空气进气气流,似乎就没有控制与再利用潜热的手段了。

其实是有的,叫再压缩技术,消耗较少的能量来回收更多的能量。不反过来吃掉一些能量是不可能的了,更重要的是,不向外散热是不可能的了。算是我挖坑吧,日后再侃侃。

这个情况下,好于蒸汽机(包括蒸汽轮机)的是斯特林发动机,增强效率的手段,不再是前述的热交换器,而是使用“再生器”含蓄能量,在和工质交换热的过程中增加效率,更好地膨胀收缩,更充分地转化为机械能。整体上说,斯特林发动机是一个热量从膨胀气缸流向压缩气缸的“漏”,最终漏的位置是在压缩气缸,也就是需要冷却的气缸。这里多少热灌进去,那里多少热散出来,中间的差额变成了机械能。想象的情况,这边一直在加热,那边冷却段不怎么冷却也不升温,中间大量热能变成机械能。类似机械运动的惯性,良好效率的斯特林中,各个位置储热是不小的,才能保证工质温度压强变化最理想,但是改变工况,搞加速减速,斯特林就不大行了,老老实实拖动发电机、电池组削峰填谷吧。

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