淘客熙熙

主题:无事乱说车 -- epimetheus

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家园 蒸汽机车能够复兴吗

可能有点孔乙己、冬烘的想法

面对越来越高的排放要求,同时还没法摆脱石化能源或者说有机燃料(推广到酒精、豆油)的话,使用外燃机岂不是很容易实现排放的要求?外燃机的燃烧不像内燃机,不是加压下的短暂燃烧,是常压的连续燃烧,存在连续的较大范围的高温区域,不会像是柴油机可能出现烟雾炭黑,包括气缸的积碳也将会轻很多,同时常压、气流经过火焰的时间足够短,也不会有值得一提的氮氧化合物。实际上,燃料的范围可以继续扩大,包括传说中的厨余地沟油,虽然总量不会太大,不会有地沟油专烧的情况。有闲心的话也能弄个煤气炉,撅个桌子腿儿扔进去。

说来也可能搞笑,石油危机、寂静的春天的时候,通用之类的也关注过蒸汽机。所谓的“复兴”。复兴了半天也基本上是爱好者在鼓捣了,有复古的也有激进的,2000年那会儿好像还有个什么挑战赛,创下了蒸汽动力的世界速度纪录。

蒸汽动力,给人的第一印象似乎是火车头,很威风但也是脏兮兮。火车头的效率好像一直就不高,但是得了煤炭价钱便宜,伴随人类几百年,现在据说还在一些厂矿内部、旅游景点转。论效率,还真是有点吓人,好像是百分之十几的样子,个位数的也有,超过15就算不错,似乎没超过20的。

早在福特汽车出名之前的时代,说到车不是一定就本茨或是雷诺,似乎更可能想到的是蒸汽汽车,牌子有斯坦利、大白。其实想想“汽车”的名字,更可能是“冒白汽的车”,而不是“使用容易挥发变成气体的油的车”。实际上,蒸汽汽车不少是烧煤油的。

蒸汽动力并不意味着低效,大型电站也是烧锅炉,效率高的惊人;舰船也是烧锅炉,效率也不低。只不过,这两个上面还有许许多多的附加设备,更加复杂的热循环,和火车头相比,就是龙王VS乞丐。乞丐的效率,也只有“感人”这一件事情可做了。

火车,包括20世纪初期的汽车,首先缺乏的是冷凝器。而且值得强调的是闭循环的冷凝器,因为有过开循环的冷凝器。使用开循环的冷凝器,水在从气态变为液态的时候,体积的上千倍变小并没有带来压强的变化,因为连通大气的。唯一的作用就是不要把水排放丢掉。火车车头都拖着一个煤水车,里面顾名思义装了两样东西,煤炭和水。煤炭要一锹一锹扔到炉膛里去,水则是要逐渐抽到火车的“大管子”里去,然后一下一下从气缸喷走丢掉。显然水的补充也不是随意的,盐碱地打井抽出来的水就不行,沙漠就不用说了。好像英国人还规定过类似公交车的小火车必须把水收集起来。于是,就有了这种开放的冷凝器。

同样是为了节省水,一个叫做斯特林的家伙发明的另一种不用水的发动机,现在可是比蒸汽机活的体面高大上,这就是别的故事了。

实际上,开放的冷凝器,装车之后效率反而下降了。因为蒸汽机车上面,蒸汽排放的时候还有另一个作用。咱们对于蒸汽机车头的印象,往往包括了车头两侧喷白汽。实际上这里喷白汽不是真正的蒸汽去处,运行中蒸汽从气缸离开之后,还引回到火车头的那个大管子里,从烟囱往外吹。烟囱里面还有个类似喇叭的东西,似乎叫做引风管,蒸汽往这个喇叭中心吹,引得喇叭周围的空气也一起往外冲,叫做引射。而喇叭周围的空气来自哪里呢?来自煤炉烧的烟气。小时候烧煤球炉子是用扇子直接往炉子里扇风,这算是从烟筒上抽烟,总之增大炉膛的氧气供应,增加火力。用过的蒸汽冷凝了,没有这里的引射了,火力就小了。不光是功率下去了,相同量的煤块,能烧出来的温度、火焰长度、高温区范围也下来了,燃料效率、热效率也随着下去了。

苏联的t64坦克、乌克兰的t84,也就是那些使用对置活塞的柴油机的上面,柴油机也在反着吹这么个喇叭。引射带动的是散热器的空气,这样就节省了散热器风扇的功率与体积了。

咳咳,累了,我也扛个铁牛?

通宝推:牧云郎,三笑,
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