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論分組串聯法與兩種打擊方式

2016-10-21 09:02:00 中國能源網   作者: 李道東  

本文重點介紹的分組串聯法非常重要!!希望科學家和業內人士高度關注這一點。另外本文還重點補充論述排水。在海濱水電城模式中,最為重要的環節便是排水,排水是最重要、最關鍵的一環,這一環節的成敗決定著整個模式的成敗。水電城模式的打擊方式,無論哪一種,都是可行的。其不同在于它們各具特點,各有優勢,其適用性也會不同。以前,我在本模式系列文章當中談到的主要是夾層彈縮打擊系統,一系統自有它的優勢。后來,筆者又論證另一種直接打擊方式——重錘直落打擊,這一打擊方式比夾層彈縮打擊變得簡單很多,但也給本模式帶來一些形式上的變化。這一打擊方式與前面經常談到的夾層彈縮打擊系統有什么不同?本文就作一番對比分析來加以說明。

1 分組串聯法,千流變百流、十流

1.1 充分利用高度能(h),工作水量降至20%

在前面《李道東能源,80%電能=高度能》一文中,筆者明文提出了應該盡量減少水量,增加高度能的水電城建設思想,這一理論,使后面排水環節的難題迎刃而解。這也就是說,整個水電城正常工作,只需要20%工作水量,借助于不斷開發的高度能,便可以產生出我們所需要的電量來,換句話說,80%電能=高度能,80%的電量是由高度勢能轉化來的。

1.2 千流變百流、十流,水量又是成倍驟減

因為整個水電城發電水量的大幅減少(只需20%),即使1500臺大型水輪機分組串聯在一起工作,最終形成千流入海的局面,其水量也是可控的,仍給排水問題帶來了巨大便利。在《海濱威尼斯水電城模式可行性分析》一文中筆者算過一筆賬,即計算能源用不完到底是怎么一回事,曾經以三峽水電站的70萬千瓦水輪機為例計算解決我國全年用電量(以2014年的55000億度為例)需多少臺水輪機,最后答案是1700臺左右。如果以今天向家壩水電站的80萬千瓦水輪機來計算,則需要1500臺左右。當然不可能一條水道只裝一臺水輪機的嚴重浪費的情況,按照慣例,我們都喜歡用分組串聯法,分組串聯法就是指幾臺水輪機順著一條水道工作,也就是說,幾臺水輪機共同使用同一水道工作,直到該水道的巨大沖擊力變得愈來愈緩慢,再無沖擊價值為止。這樣,以上例來說,1500臺水輪機,平均4臺水輪機分成一組,也就是說只需要建設300余條水道就可以了。20%水量,僅300余條水道,大家仔細想一想,整個水電城使用的水量應該是非常之小的。

2 用分組串聯法進行科學布局,一條水道最多安裝多少臺水輪機?

2.1 僅需要不到20條水道就可以了

前面我講了一條水道可以平均安裝4臺水輪機,這只是一個大概的初步的估計,這里頭是不是還存在著巨大的浪費呢?如果從充分利用水道資源,最大程度地、完全科學化地提高發電效率角度來講,這種初步預估當然是有待大大改進的。

從世界水利發電來看,安裝水輪機的高度要求并不是很高,一般100米左右落差就可以了。這里就可以提出下面這個問題:

從科學布局上講,一條水道可以安裝多少臺水輪機?

這讓人想起了800米、1000米接力賽,如果一個人跑完全程,可能就累得站不起來了。但是分四個人、八個人、十個人接力跑完,不但每一個接力點都是新起點,運動員也不會勞累,并且成績遠遠優于前種方法。這樣計算的話,一條5000米高度的水道,就可以安裝50臺水輪機!但這也只是初步估計,如果500米高度以后,每個接點再增加1臺,變成串聯的緊靠著的2臺,那豈不又增加一倍了!或者隨著深度的增加,水輪機數量也適當地科學地增加,也就是可以安裝100多臺水輪機。從這個數據來談水電城建設,初步地大概地估計的話,僅需要10余條水道或者說不到20條水道就可以了。由于使用效率的大幅度提高,總用水量也會大大降低,水電城的建設越來越容易,越來越提高效率。

以前我講的主要是從理論層面講的,從各種角度來講,實踐起來并不是更加困難,而是更加容易、合理,科學、高產、高效!!!所以建設水電城模式的難度可以說已經大大降低了,甚至我們起初可以不考慮建設太高的,只需要考慮二三千米的,困難又大幅度地降低了,也僅是增加幾條水道而已。

從各種角度分析,人造骨高度能、分組串聯法,都讓世界充滿無限光明,是人類社會真正的、完全清潔的、完全可再生的光明未來。

2.2 水輪機技術更新換代非常快

大家都看到了,世界水輪機技術更新換代非常之快。我國三峽水電站用的是70萬千瓦的水輪機,當時是世界上功率最大的水輪機,時間才過去短短三五年,我國向家壩水電站用的便是80萬千瓦的水輪機。并且我們還了解到,世界已經在研制功率在100萬千瓦以上的水輪機了。水輪機技術的更新換代如此之快,也讓我們看到了未來水電城應該向什么方向發展了。對于海濱水電城高度能發電模式來說,它意味著發同樣多的電量,水輪機越用越少,今天發55000億度電還是1500臺水輪機,明天就可能變成1200臺甚至1000臺以下,都是很有可能的。這也就意味著發同樣多的電量,使用的水量和水輪機數量都會越來越少!!!

大家都知道,在海濱水電城模式中,排水問題是最核心的問題,水量的可控性便成了本模式的重中之重,而這一難題的順利解決,對于最終形成最高效率的水電城模式肯定是奠定下了堅實的基礎。

3 夾層彈縮打擊方式(中間介質間接打擊方式)

3.1 連排連注排水創新方案

以前我說過,連排連注創新發明排水方案,是本模式獲得成功的重中之重。這一創新發明,直接使排水速度遠遠大于了注水速度,使能源用不完模式真正成為能源生產第一模式。連排連注排水系統與打擊系統一起,可以廣泛應用于漁業、建筑業、農業、海底作業、鉆探、海邊作業等各個行業。如下圖。

3.2 變廢為寶,收集廢氣作為壓縮氣體

我在《論外力打擊型動力模式與海底輔助排水系統》一文中特別講到了高氣壓室。這里再強調一遍,高氣壓室并不一定非用空氣,可以利用各種氣體,比如說利用工業廢氣實現再回收利用。大型工廠排放的滾滾濃煙都不必排到大氣中了,完全可以收集起來,作為氣體壓縮之用,起到變廢為寶的作用。這里首先聲明一點,氣體收集是不成問題的,空氣壓縮技術早就有了,并且日趨成熟和先進,只是在實現大型作業方面,可能還沒有先例。歷史上之所以少見這樣大型的高氣壓室,主要還是沒有這種大型作業的需求,并不是缺少這方面的技術。這種變廢為寶的方式本身,就是對世界與我國清潔空氣、綠色環保工作的一大貢獻。

3.3 高壓氣室中千斤頂原理的充分利用

下面介紹一下高壓氣室中千斤頂原理的利用。如下圖。

關于千斤頂原理(上圖是一個千斤頂示意圖),這里再作一簡單描述:密閉氣(液)室當中,小活塞處所受的力F1與大活塞處所承受的力F2之間有一個比例關系,F1/F2=P1/P2,也就是說,小活塞受力與大活塞受力是成正比例關系的,這個關系與活塞的面積之比成正比例,即面積擴大多少倍其力就擴大多少倍。按照這個原理,事情就變得相當簡單了,只要擴大密閉系統另一端的面積,便會得到相對應比例的巨力,這就是千斤頂原理。大型水壓機理論就是利用這個原理造成的。而氣體與液體都屬于流體,都同樣遵循帕斯卡定律,千斤頂原理正是帕斯卡定律的主要內容。高壓氣室內主要由兩個可移動的打擊活塞、反復壓縮的氣體組成,下端大活塞處緊緊連接著工作介質儲存通道,即氣體或者液體儲存通道。打擊活塞與儲氣通道連成一體,與高塔形成一個比較合理的角度。高壓氣室上端活塞一受外力,下端活塞便將巨力轉嫁給工作介質,從而推動工作介質做功,瞬間沖向海底水庫的皮囊(軟氣室),皮囊將水庫中的海水擠到海中。這里可以總結為三個步驟:

(1)以高壓氣室作為動力進行重力打擊。

(2)下端大活塞撞擊儲氣道內的工作介質做功眨眼之間進入單向閥水庫的軟氣室(氣囊),引發氣囊龍骨彈力的集體迸發,然后與工作介質一起,形成巨大的排水合力,將水庫中的巨量海水擠壓入海中。

(3)完成任務后,水庫注水開始,水庫壁與氣囊之間的夾層水量立增,水壓不斷增大,而與此同時,系統回收也開始工作,像注射器拉回針管一樣,打擊動力裝置復位過程產生內吸力(關于內吸力,與大氣壓強原理相關,類似注射器針筒),工作介質在系統回收力和再注水壓力雙重力量作用下,又縮回至原來的儲氣通道待命,等候一下輪打擊任務。

3.4 夾層彈縮打擊型氣庫再說明

夾層彈縮打擊型軟氣庫說明:這種水庫,分硬庫與軟庫,軟庫打擊氣口朝上最佳,因為這樣就更加方便了。其實,只要對水庫實施打擊方便,在哪個方向都可以,大不了增加一個單向氣閥就可以。總的看,氣口朝上更加方便。水庫水滿后,接通負責打擊的高氣壓室,眨眼間就能完成打擊任務。打擊氣口上面有預留的儲氣通道,待水庫水滿后,便又在水壓和系統回收力的作用下,回縮至儲氣通道當中。關于水庫內軟氣室的形狀,本人認為與單向閥水庫形狀大體一致最好,應該有像支撐雨傘一樣的伸縮硬骨骨架(民間好象叫龍骨,這個骨架,具有強大的彈性),當巨量氣體在數秒迅速涌入后會瞬間撐開,硬鼓鼓的,將水庫的水排到海中。實際上,硬水庫與軟氣庫(伸縮水庫)的夾層空間,便是單向閥水庫的存水空間。在軟氣庫未充氣時,便幾乎不占多少空間,充氣之后便起到排擠水庫存水的巨大作用。將水庫的水排入海中后,它又自動縮回原狀,氣體回到儲氣管道中備用下一次打擊。這種氣室有點像今天我們看到的熱氣球。這種高壓氣體(或其它介質)的排水方式,肯定是可行的,并且會形成巨大規模,將來發展起來改進成熟之后,其速度之快,確實會令人瞠目。

4. 重錘直接打擊方式

4.1 只是使水庫形狀不規則

重錘直接打擊方式,比較起夾層彈縮打擊方式來,省去了夾層系統、氣(水)室,并且打擊也比較直接,優點非常多,大家可以仔細分析,這些都是比較明顯的現象。重錘直接打擊方式所要求的重錘重量可以根據需要無限增加,直到滿足打擊系統需要為止。這種重錘打擊方式的不足在于打擊系統和浮力抬轎系統要建在水庫外圍,而部分水庫面積則凸露在抬轎系統和打擊系統之間,這樣水庫的外表形狀就應該是不規則的,與之對應的浮蓋也就是不規則的。所建的水庫要繞開重錘打擊、浮力抬轎兩個系統,這樣水庫面積似乎受到了兩個系統的影響。其實,這并不是事實,事實只是水庫面積變得不很規則罷了,因為水庫完全可以繞開這兩個系統再往外擴展,使水庫形狀變得不規則。這就要求應該先把地面布局安排好,庫容可以用擴展來彌補,另外也可以用高度來補,高度是一個比較大的變量,可以彌補庫容的不足,這個問題下面我再詳細講述。這種重錘直接下落打擊的方式,優點很多,要求的水庫庫容很大,可以說一個水庫就已經足夠了,缺點就是幾個系統需要緊靠一起,顯得狹仄,水庫形狀也要變得不規則。從空中看去,這兩個系統就像水庫的空心島嶼一樣,非常牢固。這與夾縫彈縮打擊系統不一樣。夾縫彈縮打擊系統所要求的水庫不一定庫容很大,但數量要多一些,其打擊模式可以與水庫相離較遠,選擇多通道,開關閉合,利用中間介質傳遞力量順次打擊完成排水任務。這種打擊模式的優點在于顯得從容。重錘直接打擊方式如何使重錘重新升起,這個問題筆者已經有非常明確的答案,以后再論,因為在實踐當中并不一定就用這種打擊方式。筆者在這里先向眾讀者聲明這一點。

4.2 未來,千米水庫不是空談

4.2.1 考慮將高度能優勢發揮到極致

本模式的最大優勢是高度能,這一點我在前面文章中反復說到了。我在思考水庫容量的時候,也并不只限于幾十米或者一百米,而是充分考慮它的高度優勢,在長寬不易再擴展的情況下,可以充分發揮其高度優勢,將這一優勢發揮到極致。未來,在下挖深度達到五千米以上的時候,千米以上深度的水庫不是天方夜譚。

4.2.2 重錘不一定直接落到水里

可能網友認為,打擊重錘的體積應該與水庫口恰好相容才好,事實上可以完全不考慮這一點。因為就像錘敲釘子一樣,錘子是落在釘帽上,重錘不一定非得落在水庫的水里(不是與水直接接觸),而釘帽下是像注射器一樣的柱塞,直推下去了。水庫的四周、底端都可以直接、迅速地排水,支撐水庫的是數量不一的柱樁。所以說,重錘體積與水庫面積,并不一定要考慮配套,就像敲擊釘子的錘子也不一定要與被釘的物體體積協調一樣,就是這個道理。由于重錘重量會越來越大,它上升的高度也會越來越高,其打擊力度便會愈來愈強大,這就要求水庫排水量越來越大,因此水庫深度達到幾百米甚至千米以上,并不是空談。

4.2.3 重錘也可以直接落到水里

上面講的是重錘不一定直接落到水里,但也可以是直接落到水里。這個直接落到水里的好處和壞處有以下幾點:(1)不需要浮蓋,由柱塞直推變成重錘直擊,落到水庫當中就成了下推為主,四面擠壓,水位必然會上升,而周側上面均有覆蓋,便直接形成了庫中海水的強大擠壓力,使海水從側面排出去。(2)缺點就是排水難以干凈,可能使庫中存有積水。可能有讀者認為重錘落下去之后如何升起來,會不會受周圍側壁的限制?答案當然是不會的。請大家重視建筑布局上的“繞開”二字,也就是說,抬轎系統是獨立的,其最低位置是比水庫還要低一些的,當升起來時與水庫系統處于一種交叉狀態,二者的有機配合是這種方式成功的保障。

從種種跡象來看,海濱水電城模式最終會變得越來越輕松、明快、高產、高效!!!這確是毫無疑問的。

4.3 水庫越深越好,還是相反?

前面我說千米水庫的事,個別網友可能不理解,認為水庫太深太大不好,理由可能是不易維修護理。事實上恰恰相反。大家想一想,水庫越深,其底面排水單向閥承載的壓力便越大,事實上減輕了打擊重錘的工作強度,并且水庫越深應該是越好維修護理。什么原因?大家想想看,水庫深了,容量巨大了,前后打擊間隔時間便越長,維護人員便越有充足的時間來更換損壞的單向閥,更換一事對水庫大小來說都是一樣的,但大水庫因容量巨大,間隔打擊時間拉得很長,便使更換變得更加從容,因此水庫越深越好,會使工作變得越發簡單、容易,甚至還能夠做到一點兒都不耽誤正常工作的進行。另外,水庫越深,便可以縮小水庫地面空間,使抬轎系統與水庫系統從容就位,不顯局促,這對于工程布局來說,當然也是一大利好。

還有一點,關于打擊動力模式,這種直接重錘打擊的方式,只是其中一種,我最先介紹的不是這一種,而是中間介質打擊模式,那一種有其優勢,這一種也有其優勢,事實上都是非常可行的。

5 總結兩種打擊方式的優缺點

事實上,重錘打擊方式只是本模式思考的副產品,但它也有一些可愛的優點,便羅列出來了,供專家學者研究,在實用價值上,還需要經受得住人類社會實踐的檢驗,因為隨著技術的不斷進步,水電城的使用水量會越來越小(只要朝著高度能方向發展),有鑒于此,筆者并不是非常主張用它來解決排水問題。

重錘直接打擊方式與氣室間接打擊方式,各有優缺點,總結如下。

5.1 重錘直接打擊方式的優點

(1)直接打擊型,簡單,明了,省去了許多中間環節。

(2)這種打擊方式迫使水庫面積相對縮小,宜先安排好地面布局,然后以深(度)補面(積),使立體深度大幅增加,而深度增加直接有利于排水工作的順利完成。

(3)重錘直接打擊,可以使本模式的最大優勢——高(深)度能——充分發揮出來。

5.2 重錘直接打擊方式的缺點

(1)這種打擊方式需要浮力抬轎系統與打擊系統緊靠在一起,布局上顯得狹促。

(2)因為水庫要繞開兩個系統布局空間,使水庫形狀也變得不再規則。

5.3 氣室間接打擊方式的優點

(1)這種打擊方式可以使布局上顯得寬綽、從容。

(2)可以使打擊系統、抬轎系統與水庫相距較遠些,二者沒有沖突。

5.4 氣室間接打擊方式的缺點

(1)這種打擊方式中間環節較多,比如氣室,打擊通道,氣囊等等。

(2)因水庫容量相對小一些,必然以數量多一些代之。

6 火車與鐵軌的故事給人類的啟發——平時護理很重要

個別網友在質疑時總是說維修與護理方面的問題,這方面的問題其實是一個態度與思維方式的問題。講一個史蒂芬孫發明火車的故事,雖然以前也簡單講過,但我覺得這次講是從平時護理這個角度來切入,啟發會不一樣。即使我們今天的人們在思考火車與鐵軌,也總是覺得不可思議,地球上幾萬公里的鐵軌,都是由一段段接在一起的,只要其中一段有問題,火車就會發生事故。大家深入想一想,如果人們都以這樣的思維去想,我想今天的高鐵時代是絕不會出現的。不要說高鐵一小時以幾百公里速度行駛,就是普快列車以每小時幾十公里行駛都覺得非常難以做到。如果總是這樣思考問題,駕駛員都不敢去開列車了,因為危險無時不在嘛!但是,火車與鐵軌的故事告訴人們,只要平時護理工作做得好,保證鐵路工程與列車的運行安全,是完全能夠做到的,并且對于今天的人們來說,并不是一件非常困難的事。大家說,對不對?

同樣,海濱水電城也是這樣的。如果我們總覺得大壩有可能被沖垮,工程隨時坍塌,那人類社會什么工作也不用干了。因為這不是做事情的精神嘛。大家說,對不對呢?相對于人類社會的其它工程來說,海濱水電城工程的安全系數是非常之大的,讀者朋友們自己可類比一番。

用不完的能源從哪里來?只能從更加巨大的能量中轉化而來!以前所說的“從螞蟻中要大象能量”的例子根本就是不可能的,違背能量守恒定律!所以,網友要學會從能量守恒定律來分析就容易明白了。本模式是貨真價實、實事求是的能源用不完模式!!!原因就在于它很明顯是從更加巨大的能量當中轉化來的。大家想一想,在拳擊比賽中,為什么是同等級別之間進行比賽?85公斤級為什么不與55公斤級比賽?能量不同級嘛!……

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責任編輯: 李穎

標簽:海濱水電城,分組串聯法