新能源-新方法获取能源.doc

当前，中国由于能源缺乏，严重制约了国家的经济和政治。我们已找到一种新技术解决中国能源问题从空气、江湖水、海水中获取能源。本技术是我们中国的科学家在对水库的研究中意外得出的成果，先论述此原理。很多大型水库会形成水温分层现象，上部水温高，下部水温低，而如果泄水口建在大坝底部，则下泄的多是底部冷水，会造成下游一定范围内的水温比上游低。简单地说，水库就是一个天然制冷机，把上游流入的水的温度降低后，再泄到下游。根据能量守恒定律，既然温度降低了，则说明大量热量转移了。如三峡水库平均年流量为4500多亿立方米，假设年平均水温被降低了3度，可计算出减少的热量是5.671018焦耳，是三峡电站年发电量的18.5倍。可见这个热量是非常大的，如果我们找到水库水降温的物理原理，就能够加以利用而获取能量。而在我们之前，全世界在这方面的研究几乎是空白。之前，全世界的科学家对此都只是简单地认为：低温水密度大下沉至水库底部，底部冷水下泄，使下游水温降低。这种解释并不确切，因为河道水、水库水的热量均来自阳光。水库建造后，增大了水与阳光的接触面积，则河水吸收了更多阳光的热量，理论上水库下游的水温应该升高才对，但事实上水温却是降低了。所以，大型深水库的下游水温降低有更深层的物理原因。我们经过深入研究得出水库降温真实原因是：水库底部水在高压下被压缩而降温。水是液体，液体是可以微弱压缩的。理论上，在足够高的压力下，水会受到压缩，体积缩小，密度变大。水库水是怎样被压缩的，我们以钢为例作解释。一根100米长的均匀钢柱，其截面积为S，密度为。将其平放，其各部分密度不会变化。但如果将其竖立起来，则钢柱底端1米要受上面99米的重力，其大小为：F=99Sg，（式中g为重力加速度）钢是有弹性的，则底端1米钢柱产生弹性变形，其缩小后的长度L为：L=1FSE =199gE，（式中E为钢的有侧限抗压模量）则底端1米的平均密度为：=L=(199gE)可得出 。可见，将钢柱竖立起来后，底部因为受到自身重力的作用而被压缩了，密度变大了，而顶部因为没有受压，密度不变。钢柱会因自身重力在上下部造成密度差异，那水柱同样也会因自身重力在上下部造成密度差异。水的另一个物理性质是温度与密度息息相关。在摄氏4度至100度的区间内，当水的温度变低时，水的密度会变大。那么，也可以反过来认为，当水的密度变大时，水的温度也会变低。深水库自身的水压改变了水的密度，那么必然会改变水的温度；深水库会形成上下密度不同，必然会形成上下温度不同。举个简单例子，在一个100米高的绝热圆筒里，迅速地注入30C的水将会怎么样？产生的结果将是下部的水受压缩释放热量降温，而上部的水吸收热量将高于30C。再回到上面水库水温问题，假设一个深水库，汇入温度相同的常温水。如果水位足够高，底部水在足够高的压强下，就会受到压缩，体积缩小，密度增大，温度降低，热量会散发出来。因为水库底的岩石或淤泥是隔热的，且4。C以上的水只能将热量向上传递，而不能向下传递，所以散发的热量只能传到上部水中。上部水吸收热量后温度升高。这样水库原本温度相同的水就会形成水温分层，下部水温度低密度大，上部水温度高密度小，与自然界中海洋、湖泊、深水库水温垂向分布情况相似。（之前世人都误以为海水上下温差现象是先有不同温度的水，才形成温度分层，事实上应该是水的压力强迫造成的）而如果水库的泄水口在大坝底部，库底的低温水缓慢下泄后，水库上部和上游的高温水缓慢向下补充，又继续被高压压缩而降温，热量不断上传至水库表面的高温水，最后散发到大气中。所以，不管上游来水温度怎样，从水库底部泄水口流出的都是低温水。在这个现象中，热量不断从水库底部的低温水传向上部的高温水，似乎违反了热力学第二定律。其实没有违反。因为底部水在高压下被压缩的时候，体积缩小了，压力沿该力的方向做了功，迫使热量从下部低温处传至上部高温处。从能量的角度来解释，此逆向传热过程消耗了额外的能量，就是水受压时因体积缩小而损失的重力势能，完全符合热力学第二定律。既然知道了水库水降温的真实物理原理，就能够人工制造温差，作用就很大了。比如，可以利用底部的低温来制冷，利用上部的高温来供暖，而最重要的，就是拿来发电，从空气、江湖水、海水中吸取热能来发电，解决人类的能源问题。下面是最简单的发电设计图。参照水库，用隔热材料建造一个很高的水塔，水塔的水因为自身水压的作用在上下部形成很大的温差。将低沸点液体（如氨）在上部高温处受热沸腾，在下部低温处遇冷液化，就可以产生压力差推动涡轮机运转，带动发电机发电。具体装置参照海洋温差发电。高塔下部安装散热管，进出口在外面，并在进口处安装风扇，吹入空气，把空气热量传递到高塔底部的低温水中，再往上传递使上部水保持高温。如此，就可以吸收空气的热量来发电。如果把底部散热管进出口接到海水、江湖水中，把风扇改为泵，就可以吸收海水、江湖水的热量来发电。在这个图里，水塔很高，荷载极大，建造困难，只能在夏天使用，