提高吸收率,减少非必要的热容量,是节能的

我是如何节能的

如何节能是我在日常生活当中,十分重视的问题,这主要包括如何节电和燃气。这从最初的只是为了节省点开支,和一种兴趣爱好,强化巩固所学到的理化知识,逐渐上升到了我倾心投入的一项技术。从理论到操作,再到设备地提升,是一整套可实用化的节能技术。这种节能技术还要依托于各种全新的理念,打破一些束缚,勇于创新,这样才会取得很好的效果。

一,理论部分

任何一项技术,都要有理论做支撑,这样我们才会有明确的方向。理论说起来既简单又复杂,既有普遍性的理论,也有针对性的理论。复杂的理论是由简单的理论,一点点引申出来的。比如,我最初研究节能问题,就是从功率,热量,比热值,温度,质量,燃烧值,千瓦时等,这些基础理论开始的。我时常计算从理论上讲,一千瓦时的电,到底能烧开多少千克的水?一方燃气又能烧开多少千克的水呀?那么为什么我们实际能烧开水的质量,与理论数值总是存在着很大的差距呢?这就引起了我极大地思考和观察。

我发现,这除了和我们的设备有关,还和我们的操作方法有着很大的关系。我逐渐认清了,要想节能,首先要在提高效率上入手。这就用到了我前期发布的一篇文章中,有关进与出地论述。进与出,是节能方面,一个要突出解决的问题。我的节能技术,就是围绕着这个问题进行的,从而引申出更多的理论概念,如导热率,接触面,热辐射等等。下面我就以用燃气烧开水为例,对进与出在节能问题上的应用进行讲解。

我们用燃气灶,对装有冷水的壶进行加热,最终把水烧开,也就是达到摄氏度这一过程,水要吸收的热量值为:

Q等于cmt(Q是增加的热量,c是水的比热值,m是水的质量,t是指增加的温度)

这个热量值实际上并不是很高,比如,3千克的水,从20度开始烧,烧到度,那么水所吸收的热量为万焦耳。如果1克燃气的燃烧值是4.7万焦耳,那么从理论上讲,只需燃烧22克的燃气,就能把水烧开。可事实上,我们要用到5倍到20倍量的燃气,也就是克到克的燃气,甚至是更多。那么为什么会出现实际用气量,与理论用气量这么大的差距呢?这就是一个效率问题。解决效率问题,就是节能方法的一个最重要的着手点。效率可以无限接近百分之百,但终究达不到百分之百。我们朝着这一方向努力,每一点进步,都是可喜的。但我们也要兼顾着效率与效益的统筹性,不能拾了一个,丢了一个。为了先让大家对效率这个问题,有一个清晰地认识,我先给大家讲一个提高效率的例子。

我在年9月,在电视节目中,看到过一个消息,就是上海外三火力发电厂,实现了用克煤发一度电的这一世界纪录。他们的下一个目标,是把这一数字,进一步下降到克。我计算了一下,一千克的标准煤的燃烧值是千卡,那么发一度电所用煤的理论值是克。那么现在这个发电厂的发电效率是百分之55,如果能实现更新的目标,那么效率是百分之60。而在过去,我们的一些发电厂,效率只有百分之30到40左右。也就是说一千克的标准煤只能发2至3度电,而现在是能发接近4度电。可这也仅仅是接近百分之60,可见这个效率还有提升的空间。但我们越往上提升,难度越大,效率与效益的矛盾也更加的突出。我们还必须要把握好这个平衡点,因为我们提高效率的最终目的,是为了提高效益。

返回来,我们还是以那个烧开水为例,如何才能提高效率,以达到节能的效果。

首先说到的是吸收率。我们用火焰对锅底进行加热,那么锅对火焰中的热量是不会全部吸收的,只能吸收很少的一部分,这就是吸收率问题,吸收率的高低,与多种因素有关,首先是火力的大小。火力的大小通俗的讲就是火苗的大小,如果说的专业一点就是功率的大小。火力越大,吸收率越小,但用的时间要短一点。相反,火力越小,吸收率越高,但用的时间要长一点。这就要统筹一下,吸收率与时间的关系,找到最佳的平衡点。

说到吸收率问题,我再给大家讲一个例子。这个例子对我的启发很大,使我明白了许多的道理,所以我记忆很深刻。这还是在八十年代,我在电视中看到的一个节能事例。这个事例讲的是,天津市的一个生活科技达人,这个人是一个多面手,善于搞一些小发明,小制造。他就是观察到了,燃气灶在烧水做饭时,热量的吸收率是很低的,有很大的一部分热量都散失掉了。于是他就设计制造了一个环形水套,放置在灶口的外围。这个环形水套,有两个水口,一个是出水口,一个是回水口。这两个水口分别用管子与一个高水箱的进水口和出水口相连接。它的工作原理是:当燃气灶在烧火做饭时,散失的热量会对水套进行加热,水套中的水被加热后,会进行热循环,这样就会把水箱中的水,一点点全都加热了,这其实就是土暖气的工作原理。当然在这里,那个水箱要做保温处理,水箱中的热水可以用做洗浴等。这就做到了对燃气的充分利用,减少了浪费。

吸收率还和我们所用的锅具有关,包括材质,形状等。这就明确提出了,我们可以有针对性地对厨具进行改造。解决吸收率问题,小到我们用燃气灶做饭,大到工业锅炉,都是要十分重视的关键问题。

在过去锅炉是一种很重要的设备,当然过去用的主要是燃煤锅炉。为了提高锅炉的吸收率,设计人员也是想出了很多的办法。比如,我就在一次节能设备展览会上,见过一种香河锅炉厂生产的吊胆锅炉。工作人员介绍说:这种锅炉效率很高,烧开水的速度是很快的,非常的省煤。厂家还做了演示,的确是用了很少的煤,很快就把水烧开了。我观察后认为,这样的锅炉设计,实际上就是增加了火焰对锅炉底面的有效加热面积,以及热流的滞留时间,这样就增加了吸收率。我还看过一个资料,有一位锅炉设计人员,为了把热量尽量地吸收干净,设计出了一种连续的W形的加热通道。这其实也是增加了吸热面积,以及热流和锅底接触的紧密性,对热量进行了充分地吸收。

由于我们在家进行烹饪,做饭,烧开水时,火焰都是暴露在外面的,以及受制于我们所使用的器具,热量地吸收率是很低的,我总结出的最有效的办法,就是要尽量使用小火力。

说完了吸收率,我们再说一下影响效率的另一个主要因素,那就是能量地进与出问题。就是说一个物体,它在吸收能量的同时,也在同时往外释放能量。就比如用燃气灶烧开水,水在吸收着热量,同时也在往外释放着热量。如果吸收热量的功率是P1,释放热量的功率是P2,那么烧开一壶水所需的时间是

T等于Q除以P1减P2(Q是指增加的热量)

通过这个算式我们不难看出,只要P1大于P2,就能把水烧开。反之,如果P1小于P2,那么水是不会被烧开的。这就和那个水池子放水问题是一样的。但这个问题,要比水池子放水问题复杂得多,因为这里涉及到了一个变量问题。也就是说,p2会随着P1地增大而增大,P2还会随着温度的变化而变化。而且P2还和厨具有关,和水的质量大小也有关。我们掌握了这些因素,就会有相应的节能切入点。

比如说在厨具方面,P2主要由厨具的表面形成的,如果能设计出一种厨具,它的表面具有保温功能,将P2尽可能地降低,那节能的效果就会大大提高。

前些年,有一种普遍使用的烧开水的电器,叫热得快。就是一个电加热棒,直接插到保温壶中,有十分钟左右就能把水烧开,非常方便。这种电器的普及率非常的高。我发现这种热得快,它的效率是非常高的,能达到百分之95左右。原因就是它是在水的内部加热,吸收率非常的高,另外就是水在加热时,P2的值非常的低,这就是因为水是装在保温壶中的。质量好的保温壶,P2的值是非常低的,也就是2至3瓦特(是指在度时),也就是说,电热棒放出的热量几乎全被水吸收了。保温壶保温的方法有两种,一种是真空层,阻断介质对能量地传导。另一种是反射,利用银面镜的反射作用,阻止热辐射对能量地散失。

鉴于这种电加热棒,烧开水的效率很高,且要远远高于用燃气烧开水,所以这些年,我都是用这种电热棒烧开水的。但现在这种热得快,已经消失了,没有厂家生产了,取而代之的是电水壶,原因具说是这种产品不安全。但我觉得应该是这种产品无利可图,就没人生产了。从节能的角度讲,这种产品既节约资源,又节约能源,是一种很好的产品。

另外P2的值还和水的质量(重量)有关。质量越大,P2值越高。比如一个能装4千克水的壶,和一个能装2千克水的壶,在烧开水时,那么4千克的水壶的P2值,要远远高于2千克的水壶。而且它烧水的过程也很长,这也就是延长了P2的作用时间。我计算了一下,在同样的火力之下,用2千克的水壶烧开两壶水,所消耗的燃气量,要比用4千克的水壶烧开一壶水少很多。以此类推,如果我们能把每一次烧水的量,尽量地减少,那么节能的效果是很大的。

二,实际操作部分

说完了理论部分,我们就有了明确的方向,就可以把理论应用于实践当中,当然还要具体问题具体分析。本文都是以普通的灶具,厨具为例,来讲解如何在使用燃气灶烧水做饭时,进行节能操作的。

1,炖煮类

炖煮类食物的加工,是最能体现出,我的节能方法的优越性的。炖煮的过程,可分为开锅前和开锅后。开锅前,火力要开得稍微大点,但也不要太大,一般是总火力的六分之一。开锅后,要改成非常小的火,一般是总火力的十五分之一,即保持锅微开即可,也就是P1略大于P2。这里需要说明的是,当锅开后,不论是大开,还是小开,锅中的温度都是度,这是很重要的一点,开大火,只能加速水的蒸发。

下面我说几个实际操作的例子:

煮八宝粥,我煮八宝粥,要比别人节约百分之九十的燃气,甚至更多。因为我所掌握的原则,就是从始至终都用小火。有人觉得,煮粥要先用大火把锅烧开了,然后再转成小火慢慢熬。实际上这种传统观念是不合理的,煮粥所用的食材,要想把它们煮熟了,是很容易的,但关键是要把他们煮烂了。其实用大火和用小火把它们煮烂了,所用的时间是一样的,甚至用小火所需的时间更短一点。在煮粥的时候,一开始就用小火,那么虽然烧开锅所需的时间要长一点,但在这一过程中,食材有一个充分吸水的过程。这样锅烧开后,后边熬的过程就会缩短,而且味道和用大火熬的一样好。

煮玉米,我发现别人在煮玉米时,与我在煮玉米时,所用的燃气量,是非常悬殊的,能相差20倍到30倍之间。我在30多年前,曾看到过一家人,在门口前煮玉米。他们把煮玉米叫烀苞米,一个烀字,突显出了火力要大,这样才痛快。他们也是这样做的,他们用一个很大的锅,锅中加的水也很多,要没过玉米很高。锅是放在一个单眼灶上,这种单眼灶的火力很猛,都能听到呼呼的像刮风一样的声音,显然他们用的是最大火。那煮玉米的锅,冒出滚滚蒸汽,就像火车头在放气。而且他们煮玉米的时间也很长。综合这几点:火力猛,加水多,时间长,高耗能是必然的了。我后来粗略地计算了一下,他们煮这一锅玉米,就要消耗克的燃气。而换成我的话,只需克左右的燃气就够,只是他们的三十分之一左右。

那我是如何做到的呢?也就是要排除他们的那几个耗能漏洞,用小火力,少放水,减少煮的时间。火力只是在开锅前要大一点,等到开锅后,火力的大小,只要保持锅微开即可。加水少是指要尽量让玉米,把锅的空间都占满了,比如可以把玉米切成比较小的段,这样需要加的水就减少了,另外水也不要没过玉米过多。少加水是节能的一个重要原则,目的就是减少热容量。时间短,是指玉米不需要煮很长时间,一般开锅后,再煮5到10分钟即可。

煮鸡蛋,煮鸡蛋要想节能,要掌握好两点,第一就是锅地选择,一定不要用很大的锅。这样做的目的,依然是要让鸡蛋,把锅的空间尽量占满,以减少水的加入量。这样,一方面降低了P2值,另一方面就是减少了热容量。第二就是火力的大小,煮鸡蛋要从一开始就用小火。锅开后,就要用更小的火,保持P1略大于P2,也就是锅微开即可。锅开后,仅需3分钟就可关火,这时鸡蛋就已经可以食用了。如果想吃老一点的,那么再泡5分钟左右就可以了。

2,蒸类食品

蒸类食品是指通过用蒸锅,将食品蒸熟的一类食品。这是一种常用的食品加工方法,如蒸馒头,包子等。我们家庭用的蒸锅,通常都是直径30厘米的双层蒸锅,有铝和不锈钢的。加工这一类食品,要想节能要掌握好以下几点,(一)锅底加水的多少。从节能的角度讲,当然是加的水越少越好。可有些人就是没有这种意识,觉得一个加水多少,和节能有啥关系呀?如果加水少了,把锅烧干了怎么办?可是如果我们老做饭,难道心里就没点数吗?我发现许多人在蒸完食品后,锅底还有大量的水,这些水都是要倒掉的。当然这是要多浪费点水的,,可最主要的是我们多消耗了能源。我计算了一下,每多加1千克的水,如果按常规的方法,就要多消耗克的燃气(约为0.5方天然气)。我的做法是,如果连续蒸两锅包子,锅底只需加克的水就行。

(二)火力,人们觉得,蒸类食品,尤其是面食,要用大火蒸才好吃。其实并不是这样,我用常规火力的五分之一,蒸出来的面食就很好吃,这样锅底加水少一点,也不用担心会把锅烧干。

(三)时间,时间也是节能的一个关键因素,这是显而易见的道理。一般我蒸包子,从凉水开火算起,第一锅是蒸20分钟,第二锅是蒸16分钟。

3,器具的选择

器具的选择,对节能也发挥着重要的作用。首先是灶具,燃气灶要能精确调节火力,而且燃烧要充分,再有就是燃气灶的锅架也很重要,最好能调节高低。因为不同大小的火焰,距离锅底的高低,加热效果是不一样的。另外就是厨具的选择,不论什么样的锅,最好不要选那种太厚太沉的,因为这样的锅本身就有一个很大的热容量,而且它的P2值会很高,相当于一个很大的散热器。还有就是厚锅底热传导性会很低,这样就会大大增加用气量。

综合理论部分和实际操作部分地讲解,不难看出,节能的要诀就是在于:提高吸收率增加P1值,减少热容量降低P2值,精准控制时间,不多燃烧一丝一毫的燃气。

我就是通过长期的,理论与实践相结合的方式,总结出这些实用节能方法的。我用这些节能方法,仅仅在使用普通的器具的情况下,就取得了很好的节能效果,比不使用节能方法的要节约百分之八十至百分之九十五的燃气。如果要使用我设想的那种节能器具,其节能效果还会上升到一个新的高度。这其实也是给了一些商家的一点启示:能不能按我提出的那些节能思路,研发出各种节能器具?如,具有保温功能的蒸锅,水壶(是指烧开水的壶)大大降低P2值,节能效果是显著的。我相信这些是能实现的,节能是当今社会一个非常重要的课题,其理论和理念都是相通的。

注解:P2,P2在本文中已经有所讲解,在这里做进一步的注解。本文中所提到的P2是指当物体在被加热时,也同时向外放热,它的放热功率称之为P2。通常也指,当一个物体的温度高于环境温度时,也会向外放热,这个放热功率也称之为P2。此为本文自定义的一个概念。P2值是一个很重要的数据,如涉及到厨房器具的节能效果,保温杯,保温壶,房屋的保温性能,以及需要做保温的管道,设备等。

天然气储气罐输电线路供电公司大楼各种蒸锅各种炒锅各种保温杯用小火力给锅加热。最早的铸铁燃气灶电加热棒,也叫热得快我蒸的包子火力发电厂采油机



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