蒸汽演義 覆盤發明家的方案演進，探索冷凝器的進化過程

這兩張設計圖代表着瓦特蒸汽機逐步成熟 這裏用的三個抽水機桶是當時的成熟技術 我國稱爲鴨井,已經用了千百年 以往的分析只注意氣缸,今天我們看看氣缸之外 這是分離冷凝氣 蒸汽在這裏凝結,隨着機器運行 凝結水越來越多,被機桶三提升到這個小水池 然後被機桶二提升,循環回鍋爐,這是第一個水循環 機桶一負責抽取礦井地下水,地下水用來冷卻 進入冷卻水池後再流走,形成第二個水循環 在設計圖二中,加了二次提升的小機桶 蒸餾水和冷卻水分開 水蒸汽凝結會放熱,凝結水的溫度較高 它會返回鍋爐,沒必要進一步冷卻,分開更合適 也避免了水池溢滿,髒水和淨水混合造成污染 改進後顯然更成熟 鍋爐爆炸是當時的大問題 水垢引起的加熱不均勻,是爆炸的首要原因 蒸餾水雜質少,可以減少水垢,很有必要回收利用 這就是瓦特設計循環裝置的原因 沸蒸汽雖然沒什麼力量,但它凝結會放出熱 如果沒有冷凝水的循環,池子裏是死水,溫度會上升,直到冷凝器失效 瓦特蒸汽機最初是用來抽地下滲水的 地下水雖然髒,但是很涼,用來冷卻沒問題 用完了就排放掉了,保證冷凝器正常工作 後來瓦特蒸汽機成爲了工廠的動力機 冷凝水的來源就沒有了 這不是大問題,可以配一個超大的水箱 冷凝水放涼以後再去冷卻水蒸汽,也能達到蒸餾水的循環 鐵路上跑的火車要節省重量,就沒法帶超大水箱了 只好把蒸汽排掉,不再考慮回收 蒸汽火車每行駛一段就得加水加煤 清理鍋爐和管道的水垢,成爲工人經常要做的事情 海上的航船還好些,海水是充足的冷卻源 百年後的今天,火電站蒸汽輪機功率高達百萬兆瓦 每鳥就有數噸的廢蒸汽排出 凝結放出的熱被冷凝水帶走 這些冷凝水的降溫需要更高效的辦法 虛線優美的巨型冷卻塔是計算的結果 既能保證結構的堅固,又極大提高煙囪效應 空氣由下而上,遇上落下的水珠 下起細雨,帶走熱量,頂部生起了鳥鳥的白目 冷凝水回收後再工作,以較大規模的循環 保證蒸流水到蒸汽之間的小規模循環 戈壁之中發現了巨大的煤礦,但並沒有必要建運煤鐵路 就地建設火電站,把煤燒掉髮電 用特高壓電網輸出,是效率最高的辦法 但這是缺水地帶,大量冷凝水無法解決 以前人們認爲這裏不可能建火電站 風冷卻塔的創新解決了問題 和一般冷卻塔不同,每個風力冷卻塔的底部有着數量巨大的風冷葉片 面積高達百萬平米,煙囪效應引起的風直接吹過葉片冷卻 蒸汽和水之間是閉合循環,用水很少 缺水問題就這樣解決了,電力源源不斷的輸向遠方 兩百多年後,瓦特最初發明的這個金屬桶 變成龐大的熱交換器家族 包括冷凝器、蒸發器、各類換熱器等 核心是兩種流體在固體隔開的前提下 儘可能加大面積,加速熱傳遞 廣泛用在各個行業,也出現在我們的日常生活中 我們在冬天靠暖氣墊取暖,夏天靠空調續命 冰箱保鮮,熱水器洗澡都少不了它的功勞 它已經演化成我們不認識的樣子了