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利用内燃机车冷却水开锅发电提高机车热效率以及功率可行吗

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发表于 2014-9-18 10:17:18 |显示全部楼层
htk1993 发表于 2014-9-18 00:22
活塞式内燃机最大理论效率在60%左右,然而体积会变得很大,难以用于机车,但是如果使用陶瓷材料,会大大 ...

还真有理论极值?不知是如何计算的,不过估计给出来我也看不懂,姑且认为就是这样吧,呵呵
那显然我们的机车30%热效率还有很大提升空间,这就需要材料和工艺的突破了,比如您提到的陶瓷
您说那发明感觉和我想法差不多(只是我以前不知道高温沸水所以只知道个100℃),提升45%,那也太诱人了,可是为啥没有实际应用呢?肯定有硬伤吧,还是期待新材料吧

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发表于 2014-9-18 22:10:49 来自手机 |显示全部楼层
本帖最后由 cooldogzby 于 2014-9-18 22:17 编辑
铁道游击队长 发表于 2014-9-18 10:17
还真有理论极值?不知是如何计算的,不过估计给出来我也看不懂,姑且认为就是这样吧,呵呵
那显然我们的 ...


卡诺机(也就是理想热机,实际热机的效率都比卡诺机低)的效率:η=1-T1/T2,其中T2为高温热源温度,也就是工质的温度;T1为低温热源的温度,亦即冷凝器的温度。
从中可以看出,在一般条件下热机的效率了吧。

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发表于 2014-9-18 22:12:58 来自手机 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-17 19:07
如果这么说的话,我设想的这套系统,蒸发器就是低温热源啊

蒸发吸热好不好……

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发表于 2014-9-19 08:39:33 |显示全部楼层
不到400度的温度,哪里来的高压蒸汽???100度刚能烧开水,出来的蒸汽连低压都说不上,只能用来给餐车蒸馒头,给客车车厢供暖,就连给旅客烧水喝都烧不开更不要说本来这个冷却水就达不到100度了。
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发表于 2014-9-20 21:30:59 |显示全部楼层
cooldogzby 发表于 2014-9-18 22:10
卡诺机(也就是理想热机,实际热机的效率都比卡诺机低)的效率:η=1-T1/T2,其中T2为高温热源温度, ...

额,不了解卡诺热机,也懒得百度了,不知其原理
其实热机效率很简单,散热总量除以其燃烧热值总量就是其发热系数,然后用1来减就是热机效率了呗
但柴油机热效率,假设柴油机缸内温度600度,冷却水90度,你总不可能直接用90÷600来算热机效率吧
而且单从这个公式我也不可能了解,一般条件下的热机效率,我完全可以假设T1为1度,T2为100度,那热机效率岂不是99%?当然你肯定要说T1不可能为1度,但从这里是看不出来的,呵呵

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发表于 2014-9-20 21:32:13 |显示全部楼层
cooldogzby 发表于 2014-9-18 22:12
蒸发吸热好不好……

哥们,看书别太死了……

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发表于 2014-9-20 21:33:26 |显示全部楼层
2208402027 发表于 2014-9-19 08:39
不到400度的温度,哪里来的高压蒸汽???100度刚能烧开水,出来的蒸汽连低压都说不上,只能用来给餐车蒸馒 ...

100度的蒸汽连低压都算不上?不知道你做过开水没,壶盖被蒸汽顶起来,算是啥原理?
另外100度咋连旅客喝的水都烧不开了?敢问您家烧水是多少度?

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发表于 2014-9-20 23:10:30 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-20 21:33
100度的蒸汽连低压都算不上?不知道你做过开水没,壶盖被蒸汽顶起来,算是啥原理?
另外100度咋连旅客喝 ...

你计算过那压力是多少了么?你光看到壶盖被蒸汽顶起来了,你可还真的没有看到要驱动发电机组需要的能量是多少
什么是开水,100度之后还要继续吸热,发生气化,才能沸腾,才能成为开水。你用刚好100度的蒸汽去烧水?那只能保温,无法让水继续吸热沸腾。因为蒸汽和水都是100度的时候是没有热交换的。你在家烧水,如果用的是煤气灶,煤气火焰可是超过1000度的!
开水是100度和用100度来烧开水是两码事!

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发表于 2014-9-20 23:12:04 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-20 21:33
100度的蒸汽连低压都算不上?不知道你做过开水没,壶盖被蒸汽顶起来,算是啥原理?
另外100度咋连旅客喝 ...

另外说一句,蒸汽把壶盖顶起来,本身蒸汽温度就已经超过了100度了。
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发表于 2014-9-21 00:38:21 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-20 21:30
额,不了解卡诺热机,也懒得百度了,不知其原理
其实热机效率很简单,散热总量除以其燃烧热值总量就是其 ...

大哥,这里的T1, T2都是热力学温标,得换算成绝对温度。假设高温热源600摄氏度、低温热源90摄氏度,卡诺热机的理想工作效率为:

1-(90+273.15) / (600+273.15) x 100% = 58.4%
(ps 楼上的公式写错了,应该是 1 - T1/T2)

注意,这是理想情况。现实条件下是永远达不到的。(你要是达到的话,至少能拿诺贝尔物理学奖)

目前效率最高的热机,应该是天然气发电厂的燃气轮机-蒸汽轮机联合循环,其实际净效率约有60%
第一级燃气轮机高温热源1600摄氏度,低温热源650摄氏度;
650摄氏度的尾气会再利用,将水蒸汽加温加压到500摄氏度、100个大气压,成为第二级蒸汽轮机的高温热源。



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发表于 2014-9-21 12:50:13 |显示全部楼层
2208402027 发表于 2014-9-20 23:10
你计算过那压力是多少了么?你光看到壶盖被蒸汽顶起来了,你可还真的没有看到要驱动发电机组需要的能量是 ...

在这个贴子里我一直在说,我不会计算,如果能有理论计算将很有说服力,您视而不见吗?另外纠正您一下,驱动发电机组,能量蛮够,缺的是力矩。再者,我并没有让他去驱动发电机,而是助推,当然了,如果扭矩太小,则显然无意义
我的意思就是开水是100度的,我从来没说要用100度去产生蒸汽啊,柴油机缸内温度远远高于100度

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发表于 2014-9-21 13:06:32 |显示全部楼层
2208402027 发表于 2014-9-20 23:12
另外说一句,蒸汽把壶盖顶起来,本身蒸汽温度就已经超过了100度了。

哦?我有异议,水温100,壶壁(高于液面的位置)温度如果也是100,那蒸汽温度如何高于100度?当然壶壁温度如果高于100度那单说,这个我不好判断,牵扯到不同结构的热传导,不好盲目下结论,虽然似乎后者可能性更大吧(但也不好说,因为如您所说,火焰温度1000度,那么刚开始烧水时,用手摸水壶,显然是常温,也就是说大部分能量都传导给水了,如果是空壶,显然温度会急剧升高),回头找机务段要个红外温度探测器,沸腾时往水壶上一打便知,哈哈哈
当然了,现在纠结100度其实早已无意义了——如果您通篇看完本帖的话,呵呵

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发表于 2014-9-21 13:09:52 |显示全部楼层
dreamjcworld 发表于 2014-9-21 00:38
大哥,这里的T1, T2都是热力学温标,得换算成绝对温度。假设高温热源600摄氏度、低温热源90摄氏度,卡诺热 ...

呃,感谢指正,的确应该是绝对温度,我也没多想,随便一算而已,本来也没有具体意义,只是想说,通过这个公式,是完全推导不出热机效率极值的……

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发表于 2014-9-21 13:12:52 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-21 12:50
在这个贴子里我一直在说,我不会计算,如果能有理论计算将很有说服力,您视而不见吗?另外纠正您一下,驱 ...

别说不会计算。这是高中应该做的。你可以做出一些假定,例如,你家水壶嘴是密封的。水壶盖的质量,被蒸汽推起的高度都是可测量的,这样,根据质量和高度换算做功情况和冲量,然后是壶内蒸汽的体积,进而得到压强数值。
为啥我说热源100度,因为你在前贴里说的冷却水温98度。
还有,我说能量不够,是指功率太小,可能这点我的表述不明确导致了误解。能量转换的过程中从来不考虑转矩,因为功率才是最概括最抽象的用于描述能量转换过程中的能效的概念。从系统的角度来分析,功率是串联起输入输出的唯一物质流。其他的一切,都是在系统内可进行转化的。而每一次转化,都会造成系统的效率下降。

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发表于 2014-9-21 13:14:13 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-21 13:06
哦?我有异议,水温100,壶壁(高于液面的位置)温度如果也是100,那蒸汽温度如何高于100度?当然壶壁温度 ...

最大的原因在于,你底下用了1000多度的火焰在给水加热呢。壶壁不是热源,水也不是热源,壶壁只是热传导的介质
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发表于 2014-9-21 13:21:26 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-21 13:06
哦?我有异议,水温100,壶壁(高于液面的位置)温度如果也是100,那蒸汽温度如何高于100度?当然壶壁温度 ...

至于说壶底是传导温度的这一点,可以参考这样的一个实验。以前锅要是坏了,都会选择补锅。对于铝锅一般都是更换整个锅底,通过焊料焊接到锅壁上。我们都知道,这焊料在1000度火焰中肯定熔化了,但是用这样的焊料补的锅,在火焰加热的时候却不熔化,因为锅里有东西吸热,例如就是水。当然如果干烧,焊料还是会熔化的。
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发表于 2014-9-21 13:27:08 来自手机 |显示全部楼层
铁道游击队长 发表于 2014-9-21 13:09
呃,感谢指正,的确应该是绝对温度,我也没多想,随便一算而已,本来也没有具体意义,只是想说,通过这个 ...


卡诺定理指出:任何热机的效率都无法超过可逆机(卡诺机)。卡诺机的效率肯定小于1,绝对不会等于1,除非你的低温热源温度为绝对零度,或者高温热源温度无限高。(请问,能实现吗?)加上实际条件,正如上面某楼层所说,热机的极限效率大概也就是65%左右,实际更是低的多。

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发表于 2014-9-21 14:22:31 |显示全部楼层
2208402027 发表于 2014-9-21 13:12
别说不会计算。这是高中应该做的。你可以做出一些假定,例如,你家水壶嘴是密封的。水壶盖的质量,被蒸汽 ...

呵呵,应该的事儿多了,反正我是没那能耐,学过十多年且再也没用过的东西能不看书就把公式背出来
您这个计算太不严谨了,又有多大意义?首先要知道壶盖是有摩擦阻力的(如果没有阻力就意味着蒸汽失压),这个您就没考虑,而一旦壶盖被顶起,蒸汽迅速降温且压力释放……
我并不是要冷却水去烧锅炉,麻烦您看清楚,而是用柴油机烧“冷却水”。至于用什么单位去分析,那是你们专业界的事儿了,咱这业余论坛,我仅仅是觉得既然谈到推动主发,用转矩更直观,并且便于与柴油机输出转矩作比较,如果您觉得不妥,让您见笑了呵呵

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发表于 2014-9-21 14:24:28 |显示全部楼层
2208402027 发表于 2014-9-21 13:21
至于说壶底是传导温度的这一点,可以参考这样的一个实验。以前锅要是坏了,都会选择补锅。对于铝锅一般都 ...

所以,您如何证明蒸汽温度已经超过100度?

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发表于 2014-9-21 14:27:54 |显示全部楼层
本帖最后由 铁道游击队长 于 2014-9-21 14:29 编辑
cooldogzby 发表于 2014-9-21 13:27
卡诺定理指出:任何热机的效率都无法超过可逆机(卡诺机)。卡诺机的效率肯定小于1,绝对不会等于1,除 ...

我知道要小于1,但是我不知道实际二者分别能达到怎样的值,无法进行大概估算……另外实际条件显然是可以改变的,否则科技进步还有什么意义?
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