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June 13 和F1没有关系的技术过了一个多月,一个字没写。工作也干了一个月了,这里记上两笔算是交待一下。
总体感觉不错。因为研发小组就三个人,两个教授和我,工作量和时间比较有弹性。具体研发对象是找到一种合适的材料用于风能发电机的风扇叶片上,可以抵御冬天结在上面的冰。这个项目刚开始,很多东西对于我们三个都是比较新鲜的,所以什么都是刚起步,这样我也能很快适应整个研发背景和相关知识。才刚知道,很多大公司(比如西门子,通用电器,GlasFiber等数十个公司)也拿到除冰项目但是没有一个找到合适的解决方法。还好,我进入角色还比较快,boss也比较满意,而且迅速找出一个解决方法,现在正在这个方向研究。
恩,依然增加Space可读性,简述一下背景知识吧
看似很简单,就是风来,大风车吱呀吱呀悠地转,传到发电机把机械能变成电能罢了。呵呵,同学如是说。
首先风能发电机叶片除冰是国际上比较前沿的研发课题,虽然欧洲的技术(芬兰,丹麦,德国)领先北美十多年,不过依旧处在探索阶段。然而除冰效果不是很理想,想想看以上那些国家,两个处在高纬度,德国地势特殊,冬天依旧饱受冰雪侵袭。为什么要把风能发电机建在高纬度的地域呢?原因是纬度高,气候寒冷,空气密度大,发电量越多,而且风速和气温成正比,冬季时间越长强风时间越长。
所以问题出来了,严重的冰、雪附着在叶片上严重影响其空气动力学效应,其二增加叶片重量,消耗风能产生的能量;三是巨大的叶片(半径可达80米)甩出脱落的冰是非常危险的,虽然取决于转动速度和半径大小,但是对于附近的人和过往车辆会造成很大伤害。
现有最简单的解决方法是把叶片涂成黑色,原理很简单,黑色的东西可以完全反射白光,白光包含了所有颜色和频率的可见光和不可见光,这样所吸收的能量是最大的。另一种解决方法是在叶片中嵌入导热电丝,加热局部,或者在其中循环热空气。对于严重冰雪附着情况,结果不是很理想,而且会消耗部分发电。或者学习小型飞机的机翼除冰技术,在叶片上加入气动膨胀膜。还有甚至停下发电机保护叶片,要么把发电机对着太阳。方法零零总总,除了涂黑(仅仅对于较弱的冰雪附着),要么会对叶片造成损毁,要么消耗多余电力。
上面还算是介绍,下面小科技一把
其实多写也特累,之前还把云、雾、冰雹、地形效应、露点、霜点、什么rime,frost,glazing ice统统看了个透,觉得学气象也不容易。这就不细说了。
简单说说冰是怎么形成的。冰--由水变的(插一个有意思的试验,一杯水,放到密封罩里抽真空,水结冰咯,想想为什么,答对有奖哦
一摊水,当温度和压力达到要形成固体的条件下,微妙的现象发生:水分子互相连接,小的被称做晶胚(embryo),它们不太稳定,随后会分解成水;大的成为核子,水分子继续包围核子令晶体生长,越长越大最后成了冰,也就是六角形柱体的冰。晶体形成过程中,核子表面积能量下降,体积增大而增加体积能量,但是核子达到一定大小就停止了,所以总能量下降(自然界里物质总是寻找其最低形态)。如果水不纯净,有很细小的杂质,这些杂质就代替了核子,冰更容易形成,或者装水的容器壁也可以成为核子的代替物,因为形成过程中不需要太多的表面能量。
By the way,要知道hexagonal晶体是HCP结构,意思就是分子排列非常紧密,很硬,所以啊,千万不要嚼冰块,要知道那可是H2O的最硬形态。恩,某健康网站也是这么说的。。。
哦哦,正题到了
冬天空气中有很多过冷(supercooled,自然界中,大气压下可以达到零下20多度)的水汽,尤其是大雾中,水汽中的小水滴只要碰触到固体就会迅速结冰,冰就会越变越大。我们把叶片看成容器壁,这些水滴撞到叶片上那就定居下来啦!
所以我们不想让这种事情发生。
水,一氧二氢,有氢键,产生极性,这就是问什么可以看到雨滴附着在窗户上。所以依照上面提到的,我们要把叶片的表面能量(Surface Energy)降到最低,或称做中性,水滴接触角就会很大,那么在物体表面上,水滴就是个球体,那当然容易滑落啦。这种技术叫做Hydrophobility--憎水性。
对于都在这个领域的研发人员来说,以上提及的都很基础。所以我就到此为止啦,对于我的idea,还是要保密的,哈哈。
哦!!差点忘了,这个好酷的,我拿到了一大块碳纤维和玻璃纤维板儿,呵呵,说是可能用做叶片材料,当然啦,算是个幌子,或者只是流程中的一部分,确切目的仍然要我闭嘴滴~下面的图只是从碳纤维板子上切下来一小部分。那块板我还刻意掰了一下,太硬。
正啊! 绿色的是一种塑料(具体什么玩意不知道,因为看不懂原料盒子上的德文),因为碳纤维灌注的环氧树脂在高温下不稳定,所以要用一种特殊的塑料在常温下冷却形成。那个塑料块只是在手工抛光过程中让手容易拿些。(F1官方开始有卖周边产品了,那个钥匙链什么就是碳纤维做的,跟上面的一模一样)
正好多伦多有一台风力发电机,是世界上惟一一台位于城市中心的,虽然小了点95米450千瓦。 上个周末跑去看了看,照了两张,唉,旁边景色真美啊!广阔的安大略湖就像海一样看不到边,水的蓝色错落有致,上面航行着复古的三桅帆船,可惜相机没电了,仅此文字叙述一番。
后来跑到这个风车的总部,Canadian Hydro Co-operation, 一个大楼,周末连咨询台都没有,全锁了 顺便贴个downtown的街头艺术,赞,都是用粉笔画的啊,左边超人,中间蜘蛛人,右边正在画蝙蝠侠 多伦多也没什么意思,挺荒凉的。 图片欢迎转载,请注明出处,谢谢! ----------------------------------- 叹一口气,看蒙特利尔的F1是希望不大了,极其厌恶F1的官方售票规程!0-0## 算是个教训,大家以后买F1票千万要从赛道售票渠道,不要找官方!I hate hate hate hate hate hate hate hate hate死了! *部分图片已于06年11月16日删除 Comments (17)
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