本文重點介紹的分組串聯(lián)法非常重要!!希望科學(xué)家和業(yè)內(nèi)人士高度關(guān)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(huán)節(jié)便是排水,排水是最重要、最關(guān)鍵的一環(huán),這一環(huán)節(jié)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(yōu)勢,其適用性也會不同。以前,我在本模式系列文章當(dāng)中談到的主要是夾層彈縮打擊系統(tǒng),一系統(tǒng)自有它的優(yōu)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(jīng)常談到的夾層彈縮打擊系統(tǒng)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(lián)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(yīng)該盡量減少水量,增加高度能的水電城建設(shè)思想,這一理論,使后面排水環(huán)節(jié)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(fā)的高度能,便可以產(chǎn)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(zhuǎn)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(fā)電水量的大幅減少(只需20%),即使1500臺大型水輪機分組串聯(lián)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(jīng)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(dāng)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(lián)法,分組串聯(lián)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(shè)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(yīng)該是非常之小的。
2 用分組串聯(lián)法進行科學(xué)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(xué)化地提高發(fā)電效率角度來講,這種初步預(yù)估當(dāng)然是有待大大改進的。
從世界水利發(fā)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(xué)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(yōu)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(lián)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(shù)量也適當(dāng)?shù)乜茖W(xué)地增加,也就是可以安裝100多臺水輪機。從這個數(shù)據(jù)來談水電城建設(shè),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(shè)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(xué)、高產(chǎn)、高效!!!所以建設(shè)水電城模式的難度可以說已經(jīng)大大降低了,甚至我們起初可以不考慮建設(shè)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(lián)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(shù)更新?lián)Q代非常快
大家都看到了,世界水輪機技術(shù)更新?lián)Q代非常之快。我國三峽水電站用的是70萬千瓦的水輪機,當(dāng)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(jīng)在研制功率在100萬千瓦以上的水輪機了。水輪機技術(shù)的更新?lián)Q代如此之快,也讓我們看到了未來水電城應(yīng)該向什么方向發(fā)展了。對于海濱水電城高度能發(fā)電模式來說,它意味著發(fā)同樣多的電量,水輪機越用越少,今天發(fā)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(fā)同樣多的電量,使用的水量和水輪機數(shù)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(chǔ)。
3 夾層彈縮打擊方式(中間介質(zhì)間接打擊方式)
3.1 連排連注排水創(chuàng)新方案
以前我說過,連排連注創(chuàng)新發(fā)明排水方案,是本模式獲得成功的重中之重。這一創(chuàng)新發(fā)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(chǎn)第一模式。連排連注排水系統(tǒng)與打擊系統(tǒng)一起,可以廣泛應(yīng)用于漁業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、海底作業(yè)、鉆探、海邊作業(yè)等各個行業(yè)。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(tǒng)》一文中特別講到了高氣壓室。這里再強調(diào)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(yè)廢氣實現(xiàn)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(shù)早就有了,并且日趨成熟和先進,只是在實現(xiàn)大型作業(yè)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(yè)的需求,并不是缺少這方面的技術(shù)。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(huán)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(guān)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(dāng)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(guān)系,F(xiàn)1/F2=P1/P2,也就是說,小活塞受力與大活塞受力是成正比例關(guān)系的,這個關(guān)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(dāng)簡單了,只要擴大密閉系統(tǒng)另一端的面積,便會得到相對應(yīng)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(nèi)容。高壓氣室內(nèi)主要由兩個可移動的打擊活塞、反復(fù)壓縮的氣體組成,下端大活塞處緊緊連接著工作介質(zhì)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(zhuǎn)嫁給工作介質(zhì),從而推動工作介質(zhì)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?dāng)D到海中。這里可以總結(jié)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(nèi)的工作介質(zhì)做功眨眼之間進入單向閥水庫的軟氣室(氣囊),引發(fā)氣囊龍骨彈力的集體迸發(fā),然后與工作介質(zhì)一起,形成巨大的排水合力,將水庫中的巨量海水?dāng)D壓入海中。
(3)完成任務(wù)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(tǒng)回收也開始工作,像注射器拉回針管一樣,打擊動力裝置復(fù)位過程產(chǎn)生內(nèi)吸力(關(guān)于內(nèi)吸力,與大氣壓強原理相關(guān),類似注射器針筒),工作介質(zhì)在系統(tǒng)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(wù)。
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??偟目矗瑲饪诔细臃奖?。水庫水滿后,接通負責(zé)打擊的高氣壓室,眨眼間就能完成打擊任務(wù)。打擊氣口上面有預(yù)留的儲氣通道,待水庫水滿后,便又在水壓和系統(tǒng)回收力的作用下,回縮至儲氣通道當(dāng)中。關(guān)于水庫內(nèi)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(yīng)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(dāng)巨量氣體在數(shù)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(zhì))的排水方式,肯定是可行的,并且會形成巨大規(guī)模,將來發(fā)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(guī)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(tǒng)、氣(水)室,并且打擊也比較直接,優(yōu)點非常多,大家可以仔細分析,這些都是比較明顯的現(xiàn)象。重錘直接打擊方式所要求的重錘重量可以根據(jù)需要無限增加,直到滿足打擊系統(tǒng)需要為止。這種重錘打擊方式的不足在于打擊系統(tǒng)和浮力抬轎系統(tǒng)要建在水庫外圍,而部分水庫面積則凸露在抬轎系統(tǒng)和打擊系統(tǒng)之間,這樣水庫的外表形狀就應(yīng)該是不規(guī)則的,與之對應(yīng)的浮蓋也就是不規(guī)則的。所建的水庫要繞開重錘打擊、浮力抬轎兩個系統(tǒng),這樣水庫面積似乎受到了兩個系統(tǒng)的影響。其實,這并不是事實,事實只是水庫面積變得不很規(guī)則罷了,因為水庫完全可以繞開這兩個系統(tǒng)再往外擴展,使水庫形狀變得不規(guī)則。這就要求應(yīng)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(yōu)點很多,要求的水庫庫容很大,可以說一個水庫就已經(jīng)足夠了,缺點就是幾個系統(tǒng)需要緊靠一起,顯得狹仄,水庫形狀也要變得不規(guī)則。從空中看去,這兩個系統(tǒng)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(tǒng)不一樣。夾縫彈縮打擊系統(tǒng)所要求的水庫不一定庫容很大,但數(shù)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(guān)閉合,利用中間介質(zhì)傳遞力量順次打擊完成排水任務(wù)。這種打擊模式的優(yōu)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(jīng)有非常明確的答案,以后再論,因為在實踐當(dāng)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(yōu)勢發(fā)揮到極致
本模式的最大優(yōu)勢是高度能,這一點我在前面文章中反復(fù)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(yōu)勢,在長寬不易再擴展的情況下,可以充分發(fā)揮其高度優(yōu)勢,將這一優(yōu)勢發(fā)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(wǎng)友認為,打擊重錘的體積應(yīng)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(shù)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?shù)奈矬w體積協(xié)調(diào)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(dāng)中就成了下推為主,四面擠壓,水位必然會上升,而周側(cè)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(cè)面排出去。(2)缺點就是排水難以干凈,可能使庫中存有積水??赡苡凶x者認為重錘落下去之后如何升起來,會不會受周圍側(cè)壁的限制?答案當(dāng)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(tǒng)是獨立的,其最低位置是比水庫還要低一些的,當(dāng)升起來時與水庫系統(tǒng)處于一種交叉狀態(tài),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(chǎn)、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(wǎng)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(yīng)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(fā)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(tǒng)與水庫系統(tǒng)從容就位,不顯局促,這對于工程布局來說,當(dāng)然也是一大利好。
還有一點,關(guān)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(zhì)打擊模式,那一種有其優(yōu)勢,這一種也有其優(yōu)勢,事實上都是非??尚械摹?/p>
5 總結(jié)兩種打擊方式的優(yōu)缺點
事實上,重錘打擊方式只是本模式思考的副產(chǎn)品,但它也有一些可愛的優(yōu)點,便羅列出來了,供專家學(xué)者研究,在實用價值上,還需要經(jīng)受得住人類社會實踐的檢驗,因為隨著技術(shù)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(fā)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(yōu)缺點,總結(jié)如下。
5.1 重錘直接打擊方式的優(yōu)點
(1)直接打擊型,簡單,明了,省去了許多中間環(huán)節(jié)。
(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(yōu)勢——高(深)度能——充分發(fā)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(tǒng)與打擊系統(tǒng)緊靠在一起,布局上顯得狹促。
(2)因為水庫要繞開兩個系統(tǒng)布局空間,使水庫形狀也變得不再規(guī)則。
5.3 氣室間接打擊方式的優(yōu)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(tǒng)、抬轎系統(tǒng)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(huán)節(jié)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(shù)量多一些代之。
6 火車與鐵軌的故事給人類的啟發(fā)——平時護理很重要
個別網(wǎng)友在質(zhì)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(tài)度與思維方式的問題。講一個史蒂芬孫發(fā)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(fā)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(fā)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(xiàn)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(shù)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(zhuǎn)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(wǎng)友要學(xué)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(dāng)中轉(zhuǎn)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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