CN103247501A

CN103247501A - 单向电子发送器

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Publication number: CN103247501A
Application number: CN2012100360031A
Authority: CN
Inventors: 许志治
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: CN103247501B

Abstract

本发明是一个空气废热发电的装置所必须的部件，它可以做到：只允许电子飞向冷媒，使冷媒分子染上电荷，却不让冷媒分子飞向发射电子的阴极，免得阴极“中毒”而不能工作。

Description

单向电子发送器

一、所属领域：一个空气等废热发电的装置所必须的部件，所属领域为跨学科：热力学与电真空技术。

二、技术背景：2011.12.15日科技日报报导：中国節能协会副祕书长房庆将推动把空气源热泵技术纳入可再生能源范围，说明大家对热泵技术的重視。的确，化一份电的投入，结果能获得n份热能，其中n-1份热耒自空气等废热，让人心动.。但要称“可再生能源”似乎还少一步：必須像太阳能那样发电成功，否则充其量只是“再生热能”。

发明专利20101027816.2号“从空气等废热中获取可再生能源的理论和方法”说的就是空气热用来发电的理论和方法。(該文在2011.8.25北京召开的热力学学术会议上、在11.5武汉召开的“工程热物理学会”年会上均引起广泛注意)本专利就是文中所述三维循环染电装置的重要部份——单向电子发送器。它可以做到：只允许电子飞向冷媒，使冷媒分子染上电荷，却不让冷媒分子飞向发射电子的阴極，免得阴極“中毒”而不能工作。

下面将原文要点附上，以便审查员了解由該部件发挥作用的三维循环所依据的理论：

1、经典热力学有逻辑錯误：

卡诺理论誕生於“分子运动论”尚未确立的“热质说”時代。由於与焦耳等人的实验矛盾，热质说在焦耳時代就被废弃，这让卡诺定律失却了前提。又由於“开氏温标”建立在卡诺定律的基礎之上，开尔文为此作了挽救卡诺定律的努力——以公理形式引入“开氏表述”，再由表述为前提，用反证法去论证卡诺定律。今天我们发現，他犯了“循环论证”的逻辑錯误：开氏表述是可以由卡诺定律为大前题、由数学推导得刭的效率公式为小前题，由演绎推理而得到的一个推论！效率公式说η＝1-T₂/T₁当T₁＝T₂(即单一热源時)效率为零，即无功输出。这个结论只要由卡诺定律所称的“工作在二热源之间的热机以卡诺机效率最高”成立，就可进而得到：“最佳热机”在单一热源(T₁＝T₂)時尚且η＝0，其它热机更不可能在无温差時作功了！十分明确，“开氏表述”不必(更应該说是不可以)以公理引进！而“反证”也就成了用原结论去证原前题的无效的循环论证！

一个由錯误前题热质说带耒的錯误结论，终於不再被一个錯误的“反证”所庇护，应該说是一个石破天惊旳结论。該结论不但可以由逻辑悟得，还可严恪証得。热质说的錯误早被公认，卡诺用热质说与第一定律刍型论证了卡诺定律，是有史实在案的，如果没有开氏继续秉承热质说思维的“挽救”，人类认识当在近200年前就有所提高。今天，当热质说被彻底清除后，一个全新的广义热力学誕生，才能让实現“空气热能发电”，不再有理论障碍。

2、广义热力学簡说：首先，看一看原热力学旳几个经典式子：

a、第一定律：du＝dW+dH b、第二定律：dS≥0

c、卡诺的效率公式η＝1-T₂/T₁ d、玻尔兹曼对熵的几率解释：S＝KlnΩ

当我们将热功转換的研究跳出卡诺的桎梏，不再局限於卡诺由热质说得到的“水轮机”物理模型——必須由温差才能作功的原则，而是用“序”的理念，把热向功的转換看作是无序向有序的转換，那获得负熵、得到功就不再是“热貭的降落”，而是有序被截获的过程。由於温差也能获得走向平衡的“势”，也能获得有序是当然之事。前人的錯误很象“瞎子摸象”——把点看成面，把“温差热力学”的規律无限扩大，排斥其它势差帶來的有序和截获！

A、工业革命的标志——工质膨胀作功，其实是很不理想的过程。它是滅小了熵增幅度获得功的过程，这在下面的式子里将非常清楚地反映出來。

大家知道气态方程是：P＝n_oKT 而大气压又是大气旳总重量Mg压在地球表面而形成，即P＝Mg/4πr²(r为地球半径)二式相等，即得到：n_o＝Mg/4πr²KT 我们看到n_o的大(收缩)、小(膨胀)，不仅隨温度T变化，而且隨力场g的变化而变化。这就可以让我们绕过用加热的方法(改变T)去获得功。用改变力场的大小去获得有序，可避免工质因膨胀引起的熵增需要用“功转热”的等温压缩去处理，效率会比卡诺循环高许多。

B、自由度和熵成正比：

内能E等於每个分子的平均动能与分子总数的乘积，将其代入熵公式即可得ST＝v RT i/2由於v R/2是一常数，就得到了熵S与自由度i成正比的结果。这很好理解：分子的动能按自由度均分，少了一个独立坐标数(即自由度减少)就是平均分配动能的单位少了一个，其它各维就能多分动能，出現动能增加而自发升温的現象。热泵，就是靠冷媒被压缩到一定程度，冷媒分子之间的引力起了作用，凝结成液而放热的，宏观上出现热量从冷端走向热端的负熵现象，也就是说只要力场足夠強大，以至出現某维不再“自由”而减维，就可带耒熵减。图1中卡诺循环走的是abcda，而热泵走的是adcbea，很明显，“逆过程”少作aeb一块功而比“逆卡诺循环”更好，负熵的加入，让卡诺不再最佳。这结果得益於真实气体分子之间存在引力，引力帮助成液，降低了工质分子的自由度，出現负熵过程be，图1中虚线即大家熟知的实际气体等温线，这現象在大自然中也存在，我们覌察到“雾成露”的过程中，室外空气“自发升温”2-3度。

C、挑战“开氏表述”的负温度現象，其实是负熵的结果，是对一个客覌现象的錯误命名。

明明是粒子在強力场的作用下走向了结构有序，粒子的动能被存儲，出現了熵減的过程，又在力场的迅速反转中被释放出来——包括存儲在力场的原分子动能和力场变化所需能量二者的叠加在極短時间内释放，才成“无限大”高温。却因为上世纪50年代人们还不承认负熵的存在，才被错误地打成负温度！这使我们想起了克劳休斯对第一定律的首次表达du＝dW+dH+dJ比现在教科书採用的du＝dW+dH更客覌、全面！因为这样就可以解释即使在du＝0的孤立系统中，靠等号右式三个因素的互变就可得到负熵。“系统内能增加時熵反而减小”——这个被认为不常见的“负温度現象”原来是dH-dJ一个负熵过程，这在自然界很普通，植物的生長就是一例。dH既可以比原卡诺循环更高效地转变为dW；又可以先走dH-dJ再走dJ-dW的过程，因为前者是负熵过程，后者可以是等熵过程(如蓄电池带动电机)，溯其原因，全在於过程中曾有负熵的参与与鋪垫！原來传统热机，将dJ化为dH(燃烧)，再由膨胀作功，才是低效的初级阶段！

D、把热功转換的本质看成是有序誕生后的截获，那效率公式应变为η＝η₁η₂

其中：η₁是无序转化为有序旳百比； η₂是截获有序的百分比。

由上述四个式子取代原经典后，热力学不再仅仅是研究热和功的转換，而是涉及其它能量形态的转换；即使是热功转換，也不再局限於有温差这一前题，故称“广义”。理论更迭涉及四方面：

a、第一定律要換上克劳休斯的首次表达。

b、不再把熵增看成唯一。而是认为熵增、熵减是各由条件、各有动力、既矛盾、又相辅相成！

c、效率公式是有序的誕生和截获之乘积。

d、玻尔兹曼公式作为熵增律的解释仍是正确的，但范围缩小，原因是有多个能诞生负熵的“状态規律”与之相轭(详見原文)。

事实告诉我们：负熵的确存在！这附合耗散结构理论给出的结论，只是我们认为负熵誕生的过程不同於耗论，不再把希望寄托在“速离平衡”的非平衡态，而是改变一个“熵增无须条件”的成见。其实万物的变化都是有条件的，这是宇宙级公理——因果论的结论。所谓不需要任何条件的“自发”，其实是以“常态”为条件而巳！可以这样认为：即使在孤立系统里，只要条件成就，正、负熵都可以产生，它们是各由条件、各有动力、并行不悖，在总体上是互相依存的关系。

图2是熵和力场的关系图。可以看到，只有B＝0的時侯才可能熵極大，当力场增大時，熵是滅小的，当熵为零時，出現结构有序。由於小刭原子结构的有序，大到宇宙行星，力场无处不在、无時不在，或许说宇宙以有序为主旋律更为合适！我们将力场引入气态方程是正确的。图2曲线上的其它点，都表明熵增和熵减处於动态平衡。孤立系统在没有力场的情况下走向熵極大没有錯，即使引起没有负熵流的孤立系统出現热寂，也没有什么大逆不道，自然規律并不要取悦於仅仅是宇宙某時空一物种旳人类。经上述讨论，原熵增律的范围缩小了，只要有负熵流存在(比如化一份电)，即使在孤立系统里，热量可以从低温走向高温(热泵现象已作証实)同理，空气热发电也就可能，因为負熵流既是有序的前题条件又能熔入有序作功，(这与热泵中的負熵流一样——1份电不但带來负熵过程，这一份电自己仍照例以焦耳热放出一样)即使截获的有序要减去控制性能耗(一份电)，但其净结果仍有空气热转变成了电，原來大自然就是以“单向阀”加“正反饋”获取有序的！这就是广义热力学四个新式子的结论。原经典理论只适合由温差作功的范畴。

3、三维循环：

图3中1是銅管上的装有翅片的蒸发器。空气中热量传给銅管中的冷媒，使之迅速蒸发并进入染电室2，染上电荷的冷媒分子在抽成真空旳玻璃管中作绝热膨胀，玻璃管是绕在鉄芯上的初级“线圈”，帶电粒子在其中作变速运动必然给次级带耒感生电流，这里，带电荷的冷媒分子成了“活塞”——吸收其它冷媒分子传耒的动能，以至在到达成液器時，已低於临界温变，在脉冲高压引成的电场下成液，进入下一循环。

三、发明内容

发明目的：让冷媒分子与阴極隔离，避免阴極中毒。

发明原理：传统热机是加热工质，在四壁皆是弹性碰撞的气釭里，唯活塞向可以膨胀而作功。这就从机理上埋下二个低效的胎疾：1、膨胀到与大气平衡就不能再膨胀。可用能浪费大2、工质膨胀的熵增要处理掉。(卡诺循环是用“功转热”的等温压缩办法处理，并不高明。)鉴於上述负熵可获的理论，1、应给循环加进负熵过程，2、膨胀不在大气中走。三维循环就是遵偱这二条。让冷媒分子带电，在绕在鉄芯上并抽成真空的玻璃管中绝热膨胀，冷媒因推动带电粒子绝热膨胀而降温至临界温度下，在电场推动下出現负熵成液的结果，我们则在变压器次级获得源自空气热能的电流。

提供电子给冷媒分子染电成必要一步，不让冷媒分子“毒害”阴極成了关鍵技术。在瓶口外设电極吸引瓶内电子聚集充当瓶塞、瓶内由固定磁场产生旳洛仑兹力让电子流旋转封住电子发生管管口，作第二道防线，可以万无一失。

附图说明：图1-3是20101027816.2号发明专利的附图，图1是PV图，图2是SB图，图3是原理图。图4开始才是本专利，即图3中(2)——染电室的组成部份——单向电子发送器结构图。图4是总图，上是正視图，下是腑視图，图4中的电子集合瓶为(1)，在瓶的下部圆柱体切线方向上连结着2N只电子发生管(2)，圆柱体上下二端各一块环型永久磁体(3)，磁体的放置，以产生洛仑兹力的方向与电子从管(2)飞向瓶(1)的方向一致为准，S₁ S₂ S₃S₄分别是高压静电电極。

图5是电子集合瓶的视图，电子集合瓶(1)的型状是，下为圓柱体、中为錐型、上为管型的一只玻璃瓶。圆柱体的切线向上，均等设置有2N个接口(1.1)，上套电極S₂内可无缝套接电子发生管(2)。

图6是电子发生管视图，其加热灯絲为(2.1)，灯絲支架为(2.2)金属反射罩为(2.3)，截面为抛物线的阴極(2.4)，阴極塗层是(2.5)，磨砂管口(2.6)，它可确保与电子集合瓶接口(1.1)塗胶后无缝套接，阴極引出线为(2.7)，灯絲电源引出线为(2.8)，电子发生管(2)的管颈上套电極S₁

图7是磁鉄视图，外径等於电子集合瓶圆柱体外径，内径大於錐体底的直径，以套上为宜。装置是这样工作的：电子发生管中灯絲通电后，阴極被烤热，大量电子从碱氧化物塗层中释放出耒。经加速电场S₁ S₂的脉冲牵引后进电子集合瓶，在固定磁场的作用下旋转待命，既可经S₃、S₄脉冲牵引经1.2进冷媒管，给冷媒分子染电，又可在第一屏障S₃ S₄维持不变的高压电场封口時，以电子旋转之惯性运动，组成笫二道屏障，不让冷媒分子袭向阴極。

Claims

1.一种部件，在用空气等废热作能源的发电装置中，它是只允许电子向冷媒飞去，让冷媒分子染上电荷，而决不允许冷媒分子飞向阴極，至使阴極中毒的单向电子发送器，其特征是由电子集合瓶(1)、和位於瓶(1)切线向上的电子发生管(2)、以及放在瓶底圆柱体二端的环型磁鉄(3)做成；磁极的放置以产生的洛仑兹力的方向，与电子从管(2)飞入瓶(1)的方向相同为准，不能相反。

2.权利要求1所述的单向电子发送器，其特征是：电子集合瓶(1)，下为圓柱体、中为錐型、上为管型瓶口的一只玻璃瓶，瓶口(1.2)外套有二电極S₃S₄，圆柱体的切线方向上，均等设置有2N个接口(1.1)，接口外套有电極S₂，接口内径等於电子发生管(2)的外径，二者可塗胶后无缝套接。

3.权利要求1所述的单向电子发送器，其特征是：加热灯絲为(2.1)，由灯絲支架(2.2)支撑，夾在金属反射罩(2.3)和形状为抛物面的阴極(2.4)中间，阴極塗层(2.5)为碱氧化物；外层磨砂的管口(2.6)，与电子集合瓶的接口(1.1)塗胶后无缝套接；阴極引出线为(2.7)，灯絲电源引出线为(2.8)，电極S₁套在电子发生管(2)的管颈上。

4.权利要求1所述的单向电子发送器，其特征是：环型磁鉄(3)，外径等於电子集合瓶圆柱体外径，内径大於錐体底的直径，以套上为宜。