能量之海

 找回密码
 立即注册
查看: 922|回复: 1

爱因斯坦的冷却机(转帖)

[复制链接]
发表于 2017-10-5 05:59:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
爱因斯坦的冷却机
◆ 遇 燕/文  发表于:大科技的科学之谜2013年5月期刊


爱因斯坦的震惊

      爱因斯坦是个伟大的科学家,他那习惯于考虑宇宙大谜团的脑袋,有时也会来点巧妙的发明。例如,他曾发明了一款冷却机,巧妙地利用了物质的化学性质,非常节能,不用一点电,只需要一点热量就行了。
      情况是这样的。那是在1926年,爱因斯坦和他的学生看到报纸上的一篇报道,柏林的一户人家被冰箱里的毒气杀死了。冰箱里怎么会有毒气了呢?原来那时候氟利昂还未被发明出来,冰箱制冷剂采用的是丙烷等有毒的碳氢化合物。丙烷作为制冷剂制冷效果不好,为了达到需要的制冷量,往往需要更多的丙烷来制冷。制冷剂加多了,压缩机的负荷就大,一旦这些活动部件密封不严,就容易导致制冷剂泄漏。
      看到这个报道,爱因斯坦很震惊,他想,冰箱制冷系统需要压缩机这种活动的部件来工作,时间长了,肯定会因磨损而出现漏洞,这种系统潜伏着较大的危险。为了消除冰箱里这种潜在的危险,爱因斯坦就和他的学生联手搞起发明来,学生动手,他来指导,于是不久,一款非常简单、节能的制冷系统就面世了。在这款制冷系统中,爱因斯坦采用了氨和水作为制冷剂,并且去掉了压缩机。


巧妙而节能的设计

      氨和水怎么能用来制冷呢?为了能看懂爱因斯坦的设计,我们把它与有压缩机的冰箱进行对比。
      有压缩机的冰箱一般是这么工作的:液体制冷剂通过管道上的小口阀门进入制冷室减压蒸发,变成气体,科学上叫“节流膨胀”,这会吸收制冷室的热量,从而起到制冷作用。然后制冷剂气体再进入压缩机加压,加压后,制冷剂温度升高,再流经设在冰箱外面的散热管散热,制冷剂气体温度降低,变成液体。然后再开始下一个循环。这样,冰箱内的热量就通过这套系统被带到了冰箱外面,从而冰箱内温度降低。这个过程,制冷剂经过了气化吸热和液化放热的过程。
      而爱因斯坦的冷却机是这样工作的:高浓度氨水吸收周围的热量,挥发变成氨气,使制冷室温度降低。挥发出的氨气通过管道流出,被水吸收,经过加热、回收等工序,就又形成高浓度氨水,流回高浓度氨水罐。若把这套系统直接放在室内,把散热器放在室外,就是空调了。若把这套系统缩小到一个密封小室里,就是冰箱了。
      这个过程不用电能来完成,一个工厂尾气的余热或汽车尾气的余热等废热就可以开动它。而要想把这种冷却机装到家里,只需要在屋顶上放个太阳能热水器,就可以用其中的热水来开动这个冷却机了。不过在1930年代,人们还没有有效利用太阳能的设备,但即使用电,它也比传统冰箱节能得多,因为传统冰箱的压缩放热浪费了大量电能。


无法享受的发明

     爱因斯坦的冷却机发明出来后,就被一个生产厂家看上了,但是人们很快发现,这种空调或冰箱如果要达到足够的制冷效果,需要很大的体积,很占地方。因此,爱因斯坦的冷却机被制造出来后,它只是在一些工厂中使用,很少走入平民百姓家。
      其实这种冷却机的原理并不是爱因斯坦创造的,19世纪就有人想到用水和硫酸来作为制冷剂,制造了简单的冷却机了,这种冷却机是利用了硫酸吸收水的性质。爱因斯坦只是发明了一套利用氨和水的制冷系统。
      爱因斯坦以后的人又对这种冷却机进行了改进,并且找出了很多新的制冷剂,例如用硅胶和水作为制冷剂。就是说,水蒸发吸热制冷,水蒸气被硅胶吸附,因此可以保证水罐上方不会被水蒸气充满,可以不断蒸发。硅胶中的水也是通过加热的方式释放出来,流动到室外散热,冷凝成液体水,进入水罐。
      由于硅胶和水都是无毒的,并且非常常见,因此现在的吸收式空调都是用硅胶和水作为制冷剂的。这种冷却机的整个制冷系统也很大个,因此也都是用于工厂,充分利用工厂释放的废热。


走入寻常百姓家

      不过如今科学家发明出一种比硅胶更加多孔的吸附剂,具有纳米级的空洞,因此具有比硅胶更大的吸水面积,被科学家叫做“纳米海绵”,同样重量的纳米海绵和硅胶相比,纳米海绵可以吸收的水量比硅胶多3倍。
      而且纳米海绵与水分子结合得并不是很紧密,这样它吸水和释放水的速度就快得多,比硅胶快50到100倍。这样,相当于硅胶1/4大的纳米海绵就可以达到同样的制冷能力。这样,空调的体积就可以大大缩小了,装到室内与普通空调看上去差不多大,再在屋顶装个太阳能加热器,就可以开动这个空调不断给室内降温了,以后再也不用眼睁睁看着空调让电表飞速旋转了。另外,这种空调的价格和安装费用也大大降低了。也许不久,这种超级节能的吸收式空调就会走入千家万户。
.

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
发表于 2017-11-7 11:17:27 | 显示全部楼层
满仓格力电器股票的情何以堪。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

小黑屋|手机版|Archiver|能量之海

GMT+8, 2018-7-20 18:12 , Processed in 0.259562 second(s), 25 queries .

Powered by Discuz! X3.3 Licensed

© 2001-2013 Comsenz Inc.. 技术支持 by 巅峰设计

快速回复 返回顶部 返回列表