從萊特兄弟發明飛機,百年來航空業得以蓬勃發展,成為人類生活的寵兒,作為前沿的航空技術始終是關注的熱點。
航空業的高溫廢熱問題隨處可見。據分析,美國這次逆向的“負載式熱交換器”,很可能是一直停留在“傳說”裡的B-2隱身轟炸機的“熱量管理系統”, 據說它是為了將自己的雷達、紅外隱身效能“做到極致”,透過在機體上設計了一套極其先進的裝置,將機體產生的熱量導向特定的方向,而減少飛機的熱輻射訊號。如果沒有這套系統,B-2型隱身戰略轟炸機那極致的隱身效能,怕是要受到影響,這飛機不趴窩才怪呢,難怪美國會大費周章——管中窺豹,高溫廢熱對飛機的不利影響可見一斑。
此外,航空發動機是現代工業的“皇冠”, 其渦輪葉片處於包括溫度最高等極端的部位而成為第一關鍵件,譽為“皇冠上的明珠”,渦輪葉片因此需要採用特殊的高溫合金和製造工藝。
飛機在稠密大氣中作超音速飛行時,高速氣流引起機體表面溫度急劇升高,也會產生使飛機剛度降低、外形受到破壞的熱障。
高空中的飛機,外部冷空氣經過壓氣機進入空氣導管,溫度仍然高達150-250℃,還需要飛機空調系統再降溫才能利用,如此等等,高溫廢熱的危害在航空業中無處不在,就像孫猴子鑽進來要大鬧天宮,上躥下跳,飄忽不定,偷蟠桃盜仙丹,哪兒添亂都少不了它,給航空技術帶來了許多新的挑戰。航空技術為此大費周章。對上述問題一一針對性地解決;但這些解決辦法,猶如二郎神和猴子一來一去、見招拆招的鬥法,投入大、一事一策互不通用,需要統一、徹底地解決技術。
鉗溫器技術是顛覆性的製冷技術平臺,有望徹底解決航空業高溫廢熱問題,如同五指山徹底鎮住猴子500年。
鉗溫器專利名稱中的“自源.鉗溫”翻譯成生活化語言,就是“不用電製冷”,簡稱為“不用電空調”【廢熱鉗制控制方法與自源式鉗溫器、車輛(專利號:ZL201710275353.6)和實用新型專利自源式廢熱鉗溫器和車輛(專利號:ZL201720439289.6 )】。
鉗溫器突破了逆卡諾迴圈在封閉空間、透過“熱交換”實現製冷空氣的技術框架,鉗溫器構造了“目標物廢熱從高溫端自行傳遞向低溫端的路徑”,以目標物自身的廢熱為工作能源,“自源熱轉化”地完成鉗溫,達到製冷目標物的功能。
鉗溫的路徑分為三部分:a、主體部分的熱管,是廢熱自行傳遞的通道;b、被鉗溫的目標物,作為高溫熱源連通熱管的熱端,透過熱管傳遞出自身熱量而降溫;c、由固-固、固-液相變材料構成的蓄熱器,一個端面連通熱管冷端,接受來自目標物的廢熱,另一端面連通溫差發電器、將已經暫時儲存的廢熱,熱電轉化掉,成為有用的電能,動態保持蓄熱器始終處於潛熱狀態,在溫度平臺的時段內,其穩定的相變溫度也就成為熱管的冷端溫度,從而使路徑自行工作。
鉗溫器是以固體液體為製冷的目標物,如透過對牆壁鉗溫,由牆壁的再影響,間接使室內空氣得到鉗溫,實現降溫室內環境的空調功能。
雖然鉗溫器的熱能轉化部件在使用溫差發電器時,該溫差發電器也需要溫差,但此溫差非彼溫差,這是“熱交換”溫差與“熱轉化”溫差的區別。而鉗溫器需要的只是熱能發電部件之處有工作溫差,這個熱能發電部件處的工作溫差遠離目標物廢熱,區域小、差值小,還可以用轉化的電能維持住這個溫差,這個溫差可以簡單、易行、經濟地獲得,即使這樣,已經有最佳化技術可以替代溫差發電,使鉗溫器的應用不再受溫差的限制。
鉗溫器技術的兩個特色,使之具備了助力碳中和的巨大價值。第一,對目標物來說,它是“自源鉗溫”和“廢熱發電”功能的嵌合體;第二,鉗溫器“直接鉗溫固、液體目標物”和“熱管的熱超導”,使它比傳統空調更快速地鉗溫目標物,替代傳統空調,節省對社會電力的消耗,還額外提供了清潔電能,間接助力碳中和。作為顛覆技術,它已經突破了傳統空調的概念,成為新的製冷技術平臺。
鉗溫器用於航空業,鉗溫器的嵌合性,對飛機各種情況的高溫廢熱做基礎處理,既製冷又發電,廢熱不“廢”還是豐富的清潔能源,如同點化孫猴子走上取經成佛的正道,解脫航空業發展之咒。
大氣層內,航空業遇到的這些熱點問題,大氣層外的航天技術同樣面臨,也給鉗溫器提供了同樣的用武之地。
有鉗溫器這樣的不用電空調,美國還用“逆向工程”去發掘遺失的製冷技術,猛回頭才是正確方向。