主题：纸上谈兵
版权所有：青梅　提交时间：2000-10-15 19:52:19



纸上谈兵


前言
本实验室主要教授理想试验设计与讨论、验证方法，理想实验就是不可能或者没必要进行实际实验以检验一些想法就通过假设的实验进行讨论，得出结果的一种分析方法。理想实验的好处是不需要真实实验条件，缺点是可能有考虑不到的因素。在本实验室学习，必须具备一定慧根，否则奉劝早些退出。为了检验同学们是否具备慧根，先讨论几个理想实验的问题。
一、气压降低时，水的沸点降低，融点升高，如果气压持续下降，水的沸点和融点有没有可能合并？在宇宙空间里，水应该是什么形态？
二、一个足够轻、内空足够高的盒子内底板上联结了一个弹力足够强的弹簧，弹簧顶部是一个足够重的重物，弹簧两边（一边与盒子内底板一边月重物底部）的联结为永久联结，弹簧初始状态为被一根绳子压缩，盒子放置在足够结实的地面上，当绳子突然断开时（比如被弹簧崩断），盒子会有什么变化？
三、近日看到一篇文章说对某些上市公司的惩罚实际上由上市公司支付等于是由股东们在支付，而违规的是少数欺瞒股东的董事，那么，罚款该由谁支付？
四、试设计一套海水淡化设施并讨论其可行性。
为了免得同学们产生畏难情绪过早退出，所以就讨论这几题作为入门课吧：
一、一般物质在气压降低的情况下沸点会降低，如果气压一直降低，沸点会和融点重合，水比较特殊，在摄氏零到四度间密度反常，温度越低反而密度越小，所以水的沸点与融点重合应该是在摄氏零到四度之间，宇宙空间温度远低于摄氏零度，所以水以固态存在，当有强光照射使局部温度上升超过摄氏零度时，有可能短暂时间内气化然后又凝结。
二、由于盒子足够轻并且内空足够高，所以可以把盒子顶及四周去掉不影响实验结果，由于弹簧与两边都是永久联结，所以可以把属于盒子的一部分因此同样也很轻的底板视为弹簧的一部分，地面足够结实，不会因盒子的运动而有什么变化，那么实际上就是重物压弹簧后的反应，由于弹簧弹力足够强，重物足够重，因此重物会带着弹簧一起弹起来，弹簧的底部就是盒子的内底面，也随着弹簧离开地面，我们把盒子还是盖好，由于盒子足够轻和内空足够高，实验结果不变，当绳子断裂时，盒子会离开地面。
三、董事是哪儿来的？是股东大会选出来的，企业是谁的？是股东共同拥有的，而且持有股份越多对企业承担的风险和责任就越大。股市的高收益者收益率是否高于银行储蓄？是高于。那么，董事做错了事，造成企业被罚，股东该不该共同承担损失？要想资金安全，可以储蓄可以买国债，既然想高收益，就应该有承担风险损失的勇气，选董事的时候可能没有足够大的声音发言，但是可以选择自己想要的股票，不了解就买，那是自己的错，企业的损失不论是何种风险包括董事的道德风险造成的，都应该由企业所有者承担，当然，对违反受托责任犯错误的董事也应该惩罚，同时，对出具虚假信息的中介机构也要惩罚，谁的错谁承担，如果因中介机构的错误信息造成股东损失，中介机构赔偿。但是企业的违规行为必须先由企业承担，然后股东该起诉谁该追查谁的责任那是后话。
四、海水淡化有几种方法？蒸发、冷凝、化学法，蒸发可以利用太阳能，因此不论设备投资如何，使用过程不耗能了，那我们就讨论用蒸发法吧！蒸发后的水蒸汽需要收集，并且不能和蒸发前的海水弄混，那么用透气不透水的聚四氟乙稀隔离淡水和海水是比较不错的，水蒸汽需要冷凝才能变成淡水，聚四氟乙稀外还应该有一层不透气的透明膜，水的蒸发在低气压下更容易，所以要使盖住水面的结构有二次浮力，在平稳放入水中后内部气压为1 个大气压以后底部再有充气结构使盖住水面的结构有向上的冲力使内部气压低于1 个大气压，然后，水蒸发在温
度高一些的环境会容易一些，可以在水中放置深色加热板使小范围海水升温，至于具体设施怎么做，就是很简单的事了，不需要再说了吧？
如果你听了我的课以后设计出了海水淡化设施，这一课就算过关，你可以继续往后学。
第二课

上一课结尾讲到海水淡化设备，想来觉得自己有慧根的人都能想到：其实在大陆上，即使在海边，那样的设备经济价值也是不高的，一平方米投资一百多元，一天只能生产十几升淡水，实在是划不来，呵呵，除非在沙漠化特严重的国家或者是没有淡水的海岛上。
这一课就讲点有经济效益的设计，要不谁还来听我的课啊？呵呵去湿设备在很多地方用到，这课就讲去湿设备的开发要点吧！大的去湿机工业应用已经很多，现在就讲讲小环境的去湿吧，比如制作一个能去湿的衣柜。
要把需要去湿的环境变干燥，需要用干空气取代环境中的湿空气，还要使本来是液态的水先蒸发，然后抽走，为防止高温时相对湿度降低但是温度还原后相对湿度又升高就需要降低环境的绝对湿度而不是相对湿度。那么高温除湿就不可取，怎样去湿最有效呢？在衣柜中安装一个冷凝去湿机和一个能下降的活塞，去湿机中压缩机的蒸发端向下，下面是一排与压缩机蒸发端热传导良好的、倾斜安装、彼此分开的冷凝板、更下面是一层透气不透水的聚四氟乙稀薄膜，再下面是挂衣服的地方，衣服下放是一个大活塞，当柜门关紧后活塞会下降使封闭的柜中气压下降，衣服上的水蒸发加速，水蒸气透过薄膜遇到冷凝板凝结为水珠，干空气穿过冷凝板上升到压缩机的冷凝端（热端），被加热后经抽风口下降，从柜壁小孔中流出，使衣服上水蒸发，继续此循环。冷凝板上的水珠积累到一定大时会滴到薄膜上沿倾斜的薄膜流入小槽流入集水管，柜门开启时活塞上升，下水管打开，集水管水流出。
这个设计中要注意的是冷凝板的表面处理和膜材的表面处理，要能使水珠方便生成和积累到一定大时顺利流下。还有冷凝板的排列要能使迎面湿空气全部都需要经过，湿空气由侧面上逸循环。
相信学了这一课，如果有合适的材料，同学们自己都可以安装一个实用的去湿机，挂衣服或者用于种子什么之类的去湿都不错。
永动船

前面两课中都讲到透气不透水的聚四氟乙稀薄膜，那是一个好东西，我突然想到，用那东西做窗帘是不是很棒？挡灰挡雨挡虫就是不挡空气，确实是很棒，关键在于建筑设计中就要考虑怎么安装的问题，怎样使它容易打扫而又不容易被毁坏而且还便于安装，其实要是建筑中就考虑到了的话就比较好办，临凉台的窗户不用考虑，直接象封凉台一样安装那东西就行了，关键是不临凉台的窗户，窗台要留出安装这种窗帘的地方，这种窗帘应该安在玻璃窗外而不是之内。好处有哪些呢？起码，房间不会说门窗紧闭也落那么多灰了，另外，雨水不会沿窗缝把黑灰
冲得污染墙面了。是不是好设计？
以后的课里就不再讲聚四氟乙稀的应用了，讲点其他东西，光讲老东西多没劲啊这一课讲永动船。说到永动船，很多同学肯定会嗤之以鼻，其实，永动船是可能的，当然不是不耗能量，而是从环境中获得一定能量而且获得的方法比较特殊而已，讲这一课的目的是希望同学们考虑问题能换角度去考虑，开阔思路，这也是一个不具备经济价值的课题，呵呵。
如果有谁还记得我先开始讲到的那个盒子，就应该学会把问题解剖了分析。如果把船行走和船从环境获得能量的过程分开来，比如说，船行走时耗能，船抛锚时水流冲击水力发电给船上设备充电，船不就可以走了么？关键在于切断两个过程，依此类推，很多问题都可以这样分解。其实那个盒子的实验如果改造，可以变成一次性复位的工具，比如在灾害中需要什么东西运行到什么位置但是外界无法对系统作用时，当然那是一次性的复位，呵呵，灾害中么。
这一课讲垃圾处理

目前比较流行的观点是焚烧是各种垃圾处理方法中最合理的
，但是又都强调垃圾分类弃置。垃圾焚烧可以最大程度减少垃圾在环境中的遗留
，但是垃圾分类弃置会增加居民以及弃置垃圾者的劳动负担，现代社会既然希望
自动化程度越来越高，当然人的劳动越少越好，那么，有没有更好的办法？有些
国家由于工业生产工艺设计的合理化，垃圾越来越少，导致垃圾焚烧炉因垃圾不
足而部分闲置，这无疑是一个好办法，但是对于生活垃圾来说，是比较难做到的
，我们可以尽量少制造垃圾，但是不生产垃圾是不现实的，起码在目前阶段而言
是这样，那么，怎样处理垃圾比较合适呢？
鉴于以后人工会越来越贵，在这种情况下自动化程度越高就会越节约，在目前的
技术条件下，我们应致力于垃圾处理过程中的自动分离而不是垃圾弃置过程中的
人工分离，虽然那过程中的分离成本是无法计量的，但是毕竟造成我们的不方便
，要去考虑什么垃圾往哪儿扔，多费劲啊，所以，要是在垃圾处理中心自动分离
就比人工分离更可靠和省劲，当然是在工艺许可的情况下。现在，我们看主要是
什么原因导致不好自动处理呢？主要是因为一些有毒的化合物和重金属不好分离
，那么有自动分离的办法么？有毒的化合物可以在极高温度下分解用化学法分离
，重金属也可以在盐溶液状态用化学法分离，当然，如果能达到更高温度，那么
用物理法分离重金属也不是不可以，但是那样实现难度更大。这样做需要多少度
的高温呢？2000度就足够了，其实，这并不是一个很难达到的温度，目前垃圾焚
烧的温度都只有不到500度，超过500度就算高温焚烧了，是需要除点火外另外输
入能量比如加入燃料的，但是，如果在纯氧环境中用激光点火高速氧化，温度可
以超过2000度的，燃烧的容器又是一个问题，如果用气流约束，燃烧物可以不接
触容器壁的，那样，贴容器壁甚至是非常低温的液氧与氧气混合物，这是不难设
计的，这个流程，那么，垃圾焚烧前的粉碎及干化怎么办？这也是一个比较好解
决的问题，可以用高压水流粉碎垃圾，然后在干化流床中干化，用低温干风干化
垃圾已经是成熟工艺了，如果在冷凝方与垃圾方中间隔以透气不透水的聚四氟乙
稀薄膜（这真是一个好东西，呵呵）会比较好设计干化流床的结构一些。垃圾粉
碎、干化、超高温焚烧后烟尘进入特殊溶液，经过化学法分离掉有毒物及重金属
然后排出，另外，由于高温锅炉和低温锅炉要求的温度相差很远，所以要合理安
排热流动，最大限度利用垃圾焚烧热量供系统持续运行和发电出来，目前的低温
锅炉只要130- 150度就可以发电而且效率比较高，如果使用沸点比水低且无腐蚀
的液体，低温锅炉应当可以在50- 80度条件下发电，效率就更高了，呵呵。不过
象北京那样的垃圾规模（一天2.3万吨）， 年发电收入按一度0.20元（进网价这
就算很高的了）算也不过一亿多元，很不划算，呵呵。
这篇写的有点深，同学们自学点垃圾处理方面的基础知识再来学比较合适。
第五单元

上篇讲到的垃圾处理系统设计本来能很简单的，但是有人不明白，所以再费篇幅讲讲具体设计吧，考虑到原定十篇的课程，这一课就算外加。
水力粉碎垃圾使用水力切割井比较合适，因为要想约束热流，垃圾焚烧应该在地下装置，垃圾反正要送入地下装置中焚烧，送下过程中粉碎节约时间也减小系统结构体积。粉碎结构怎么设计呢？日处理两万多吨的垃圾场每秒只需处理不到半吨垃圾，即使按照日处理5 吨，秒处理也不到一吨，由于物体下落本身受地球重力影响有加速度，再加上一定初速，如果初速五米，下落兼水力切割的结构设计为水力切割井比较合适，井口内径0.30米就足够了，高压水束由井壁射出粉碎垃圾，考虑到燃烧装置及发电设施的体积，垃圾点火应该在地下 200多米，水力切割井深200米就差不多了，垃圾的粉碎能够比较充分。
垃圾由水力切割井下落后，在井底水平方向高压水束作用下冲入槽车，由于从井上到井下一直经受水流冲击，会携带比较大的热量，进槽车后槽车合盖干化垃圾，槽车螺旋下降运行到垃圾点火地卸下垃圾，此时垃圾脱水 70%以上，在一定初速度下（每秒60米左右）飞向点火中心，经大功率激光点火装置加热气化上升，上升过程中与由炉壁小孔流入的纯氧（先为液态，在燃烧炉高温下迅速气化）发生氧化反应，上升 210米左右以后冲力已很小，导入化学法净化池分离有毒物质和重金属。余热用低温锅炉发电回收。
可能会有人问，那主要的发电装置在哪儿呢？在地下的分级棱凝空气分离装置中，与分级气化制冷不同，这是分级液化制热，然后由多级低温锅炉将能量转化为电能。系统消耗要很大一部分，但是系统消耗被环境吸收由于系统的约束不能外逸还是由低温锅炉吸收并转化。