论文部分内容阅读
一切生物都有出生、生长和死亡的过程。而只有依靠生殖繁殖下一代,不断地进行生命的循环,种群才能可持续地繁衍生息,代代不止。生物、不断创新的产品、大到宇宙中的恒星都存在从诞生、成长、成熟到衰亡的生命周期和循环。在社会经济的发展中,生产企业也必须先投入资金,经过顺序的购买原料、生产和销售成品等三个阶段,接着再投入、再生产和再销售,如此反复不断循环,才能实现价值的增值。企业才能得以可持续地生存。如果在此循环过程中,资金周转一旦中断,企业就会产生各种危机、甚至面临破产。
两个或两个以上的顺序过程周而复始地反复进行的循环现象是自然界和人类社会普遍的规律现象。正常良性循环的必要条件是循环过程顺序不中断。
用作技术发明的顺序循环法一般利用偶数个顺序进行的过程,周而复始地反复循环进行,从而实现传热、节能、做功等功能,且其中的过程必须是可以互相反向进行或转化的可逆过程。
1963年,美国发明的热管就巧妙地利用了工作介质的气液问的蒸发一冷凝的相变循环,是实现了快速单向传热的一种新技术。我国于2006年通车的青藏铁路用它解决了铁路穿越青藏高原冻土带的难题。许多封闭的重力热管垂直插在路基两旁,用氨作为工作介质,其地上部分为冷凝段,地下部分为蒸发段。当气温低于地下土壤的温度时,在地下段中的氨液受热蒸发成蒸汽,氨蒸汽升至地上段被冷凝成液体并放热,又靠重力流回到地下段,如此反复循环,将热量不断地从地下土壤抽运到地上的大气中,起制冷作用;而当气温高于地下土壤的温度时,热管上段氨蒸汽无法冷凝,热管停止传热工作,从而使路基始终保持坚固的冰冻状态。
早先的机械钟表、唱机、模型飞机及玩具都是用发条做蓄能元件,先上发条蓄能,才能工作(放能)。现在大多数已被各种可充电的电池所取代,并且其已作为动力能源广泛用于电子钟表、玩具、移动电话机、笔记本电脑、电动车和许多日用商品中。而可充电的电池和蓄电池正是利用正反应/逆反应的充放电循环,放电时进行正向反应:充电时进行逆向反应,使电极恢复原来状态。汽车蓄能制动装置在行驶中会自动把制动时的惯性动能通过变速箱上的机械装置和液压系统转变成流体的压力能、储存在蓄能器中,当需要加力时又会自动把压力能转换为动能推动汽车或代替启动电机发动汽车,可节油节电。蓄能发光材料如碱土铝酸盐等可吸收各种可见光而自动发光,能广泛用于交通标志、装饰以及夜间发光。这些都是利用蓄能/放能循环使一些机械装置和蓄电池可持续工作。事实上,运用蓄能/放能循环是更有效的节能手段。
热声热机利用热制声效应,通过热声谐振管将热能转化为声振荡(声能),流体在驻波或行波下左右往复运动,经过压缩吸热、膨胀吸热、膨胀放热和压缩放热四个过程的循环,不断从右端吸热,到左端放热,从而实现制冷。以导电的液体钠作工质时,其左右往复运动产生电流,可驱动发电和做成压缩机。热声热机无可动部件、工作可靠,无污染和噪声,还可利用低品位的热能。
制冷机和热泵中的循环是热机的逆循环。而且与热机不同,制冷机和热泵中循环的工质是封闭的。蒸汽压缩式制冷机的工质经过压缩、冷凝放热、节流膨胀、蒸发吸热制冷四个过程循环,使工质蒸汽压缩后再节流膨胀而蒸发吸热实现制冷。溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂,以溴化锂水稀溶液为吸收剂,水经过可逆的蒸发吸热/冷凝放热过程和溴化锂水溶液经过吸收放热/解吸吸热过程互相换热不断循环,利用水蒸汽经节流膨胀降压后在高真空下蒸发吸热来制冷制取低温冷水,也可用于空调系统。其优点是直接利用热来制冷,燃气、地热水和太阳能等的热量均可被利用。热泵类似水泵能把水从低水位抽送到高水位,能把热量从环境(低温端)输送到高温端,虽然其工作原理与制冷机相同,但是它不仅能制冷,而且能供热。可用于供热、制冷或制冷兼供热(实现单向耗能、双向输出)。它还可以利用空气、井水、海水、土壤太阳能等低温热源,具有节能意义。
循环法不仅用于技术发明,而且在经济和社会等方面也有重要应用。地球上的物质资源和能源有限,并且日益匮乏,大力节约资源和能源已势在必行。当前正在大力推行的循环经济以生态学为理论基础,其内涵的核心是物质资源的循环利用,组成资源一产品一再生资源(利用废物)的循环流程,实现经济的可持续发展。从家庭生活到农业和工业生产的废物大多可以循环利用。农林牧渔生产可以通过部分循环或全部循环利用废物来节约成本、减少污染。根据各地的具体情况可以创造许多不同的循环利用模式。例如在北方,收割粮食后的秸秆粉碎和发酵制成饲料用于养猪,猪粪发酵产生沼气,除作生产生活的燃气外,沼气渣作肥料用于种植粮食蔬菜或果树。在南方,桑树的桑叶养蚕,蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥又是桑树的肥料,可以循环不止。
自然界的原生态就是物质资源的良性循环,不产生任何废物和污染。1962年英国经济学家博尔丁提出理想的“宇宙飞船经济”概念,把地球看成是一个巨大的宇宙飞船。像真正的宇宙飞船一样,目标是除靠太阳供给的太阳能外,人类需要的一切物质都靠循环利用来得到满足,成为自给自足的生态社会。而不是像过去工业化初期那样的“牧童经济”(只管放牧,而全然不顾草原有没有被破坏),大量消耗自然资源,严重污染环境,危害人类的生存和发展,最终可能导致人类自身的灭亡。
两个或两个以上的顺序过程周而复始地反复进行的循环现象是自然界和人类社会普遍的规律现象。正常良性循环的必要条件是循环过程顺序不中断。
用作技术发明的顺序循环法一般利用偶数个顺序进行的过程,周而复始地反复循环进行,从而实现传热、节能、做功等功能,且其中的过程必须是可以互相反向进行或转化的可逆过程。
1963年,美国发明的热管就巧妙地利用了工作介质的气液问的蒸发一冷凝的相变循环,是实现了快速单向传热的一种新技术。我国于2006年通车的青藏铁路用它解决了铁路穿越青藏高原冻土带的难题。许多封闭的重力热管垂直插在路基两旁,用氨作为工作介质,其地上部分为冷凝段,地下部分为蒸发段。当气温低于地下土壤的温度时,在地下段中的氨液受热蒸发成蒸汽,氨蒸汽升至地上段被冷凝成液体并放热,又靠重力流回到地下段,如此反复循环,将热量不断地从地下土壤抽运到地上的大气中,起制冷作用;而当气温高于地下土壤的温度时,热管上段氨蒸汽无法冷凝,热管停止传热工作,从而使路基始终保持坚固的冰冻状态。
早先的机械钟表、唱机、模型飞机及玩具都是用发条做蓄能元件,先上发条蓄能,才能工作(放能)。现在大多数已被各种可充电的电池所取代,并且其已作为动力能源广泛用于电子钟表、玩具、移动电话机、笔记本电脑、电动车和许多日用商品中。而可充电的电池和蓄电池正是利用正反应/逆反应的充放电循环,放电时进行正向反应:充电时进行逆向反应,使电极恢复原来状态。汽车蓄能制动装置在行驶中会自动把制动时的惯性动能通过变速箱上的机械装置和液压系统转变成流体的压力能、储存在蓄能器中,当需要加力时又会自动把压力能转换为动能推动汽车或代替启动电机发动汽车,可节油节电。蓄能发光材料如碱土铝酸盐等可吸收各种可见光而自动发光,能广泛用于交通标志、装饰以及夜间发光。这些都是利用蓄能/放能循环使一些机械装置和蓄电池可持续工作。事实上,运用蓄能/放能循环是更有效的节能手段。
热声热机利用热制声效应,通过热声谐振管将热能转化为声振荡(声能),流体在驻波或行波下左右往复运动,经过压缩吸热、膨胀吸热、膨胀放热和压缩放热四个过程的循环,不断从右端吸热,到左端放热,从而实现制冷。以导电的液体钠作工质时,其左右往复运动产生电流,可驱动发电和做成压缩机。热声热机无可动部件、工作可靠,无污染和噪声,还可利用低品位的热能。
制冷机和热泵中的循环是热机的逆循环。而且与热机不同,制冷机和热泵中循环的工质是封闭的。蒸汽压缩式制冷机的工质经过压缩、冷凝放热、节流膨胀、蒸发吸热制冷四个过程循环,使工质蒸汽压缩后再节流膨胀而蒸发吸热实现制冷。溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂,以溴化锂水稀溶液为吸收剂,水经过可逆的蒸发吸热/冷凝放热过程和溴化锂水溶液经过吸收放热/解吸吸热过程互相换热不断循环,利用水蒸汽经节流膨胀降压后在高真空下蒸发吸热来制冷制取低温冷水,也可用于空调系统。其优点是直接利用热来制冷,燃气、地热水和太阳能等的热量均可被利用。热泵类似水泵能把水从低水位抽送到高水位,能把热量从环境(低温端)输送到高温端,虽然其工作原理与制冷机相同,但是它不仅能制冷,而且能供热。可用于供热、制冷或制冷兼供热(实现单向耗能、双向输出)。它还可以利用空气、井水、海水、土壤太阳能等低温热源,具有节能意义。
循环法不仅用于技术发明,而且在经济和社会等方面也有重要应用。地球上的物质资源和能源有限,并且日益匮乏,大力节约资源和能源已势在必行。当前正在大力推行的循环经济以生态学为理论基础,其内涵的核心是物质资源的循环利用,组成资源一产品一再生资源(利用废物)的循环流程,实现经济的可持续发展。从家庭生活到农业和工业生产的废物大多可以循环利用。农林牧渔生产可以通过部分循环或全部循环利用废物来节约成本、减少污染。根据各地的具体情况可以创造许多不同的循环利用模式。例如在北方,收割粮食后的秸秆粉碎和发酵制成饲料用于养猪,猪粪发酵产生沼气,除作生产生活的燃气外,沼气渣作肥料用于种植粮食蔬菜或果树。在南方,桑树的桑叶养蚕,蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥又是桑树的肥料,可以循环不止。
自然界的原生态就是物质资源的良性循环,不产生任何废物和污染。1962年英国经济学家博尔丁提出理想的“宇宙飞船经济”概念,把地球看成是一个巨大的宇宙飞船。像真正的宇宙飞船一样,目标是除靠太阳供给的太阳能外,人类需要的一切物质都靠循环利用来得到满足,成为自给自足的生态社会。而不是像过去工业化初期那样的“牧童经济”(只管放牧,而全然不顾草原有没有被破坏),大量消耗自然资源,严重污染环境,危害人类的生存和发展,最终可能导致人类自身的灭亡。