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主题:【原创】 关于最近热炒的600公里时速磁悬浮列车 -- 忘情

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家园 维持超导代价过高

如果做过有关超导低的实验就会发现,超导体磁悬浮列车基本是忽悠

要保持低温环境,即使是液氮温区,需要:

1. 超导体,4K温区的铌钛合金商业上最常用,成本较低,极限电流500A的超导线价格是1米10块钱;液氮温区类似的超导体价格升10倍;

2. 高压容易,既然是液氮就很容易气化,液氮容器需要是高压封闭,否则都跑光了;

3、制冷剂,为了维持持续低温,必然需要大量的制冷机;

所以超导磁悬浮列车基本是忽悠。

通宝推:rentg,
家园 中国氢应用重点,根本不在交通上

中国氢产量3000多万吨,用在交通上的,微乎其微,交通,特别是汽车,对氢来说,对这小身板,氢的优势,根本发挥不出,以后即使交通方面应用,海船河船更合适。绿氢这块,现阶段,当成类似抽水蓄能电站更合适,当成绿电的充电宝,提供给化工冶金行业使用,绿氢价高,不能机械的与灰氢比价格,要知道很多绿氢使用的电,如果不制成氢,会被白白浪费,一文不值。

家园 悬浮是不需要做功的

悬浮是不需要做功的。因为它没有向上运动。

家园 超导还可以实现大功率和高磁场

@假设 河友,无论怎么超导,能量守恒是不违背的,超不超导,无非就是耗损问题。

减少损耗只是超导的一个方面,超导还可以实现常规导体不能实现或很难实现的超大电流和超强磁场。比如常规导体磁场强度一般不超过2特斯拉,而低温超导可做到稳定在15特斯拉,而目前的高温超导可稳定在45特斯拉。而且常规导体产生1特斯拉需要3.5MW左右,超导体消耗极少,几乎可以忽略不计。

另外超导磁悬浮实际上不消耗能量:超导体有完全抗磁性,也就是只要把超导体放在磁铁上,只要磁场强度能克服超导体重力,它就会自然的悬浮在那里,不需要能量维持,这个并不违背能量守恒定律。

另外,超导体电阻接近于0 ,所以列车使用电力驱动时的损耗也很低,所以能把绝大部分能量能用在对抗空气阻力上。这里也不违背能量守恒定律。

家园 氢能不如氨能

把氢气转成甲烷或其他含氮材料,需要的储存条件会大大降低,而且燃烧时也不会生成二氧化碳(但可能会产生氮氧化合物)。

氨是富氢化合物,重量载氢能力高达17.6%,体积载氢效率是氢气的150%。相比于氢气在常压下的极低液化温度(-283 ℃),氨在-33 ℃就能够被液化(或者在常温下,9个大气压)。在成本上,同质量的液氨储罐是液氢储罐的0.2%~1%,且液氨的单位体积重量密度是液氢的8.5倍。

氨的辛烷值高,抗震爆性好,可以通过提供更高的压缩比来提高输出功率。氨用作内燃机燃料时热效率高达50%,甚至近60%。氨的理论空燃比低,可以在内燃机中添加更多的氨来弥补其低位热值低的缺点。显然,氨作为燃料使用时也存在一些明显的燃烧缺陷。相对于汽油、柴油等燃料,氨燃烧时最小点火能量和层流燃烧速度均较低。因此,通常将氨与燃烧性能较好的燃料掺混来改善其燃烧特性。此外,在实际过程中,由于燃烧不充分和氧化发生,容易导致氨燃料所含的氮元素转化成温室效应更强的NOx气体排放。因此,燃烧和尾气处理的定向控制策略对于降低NOx排放至关重要。根据氨燃烧机理,温度和压力对NOx的生成有明显影响,控制温度在热脱硝温度范围内,并尽可能地提高压力是制约NOx生成的两种常规手段,后一种通常用于内燃机系统中。除此之外,还可以在燃烧尾气末端使用选择性催化还原(SCR)系统或燃料过量、废气再循环的策略减少NOx生成。

压燃式内燃机在重型卡车、船舶等交通运输领域和发电领域的年装机容量巨大,目前以燃油为主,产生的二氧化碳排放量占全球的3%~4%,碳减排需求显着。国际海事组织制定了航运业碳减排目标,指出到2050年,二氧化碳排放量应比2008年下降至少70%。因此,到2050年,至少15%的长途船舶应使用氨或氢作为燃料。氨燃料的高体积能量密度属性可以提高船体空间利用率,并且仅需要对常规内燃机进行微小改动,改变压缩比和更换耐腐蚀的管线即可。因此,氨被认为是一种适合应用于远洋船舶的清洁燃料。

家园 没有常温超导,谈何磁悬浮的大规模应用

而常温超导如果实现,人类还局限地面交通?局限居住地球?目前看,常温超导,核聚变,固态电池,就是现代三大披着科技外衣的骗术,谁信谁傻逼,比水变油还可恶,毕竟水变油一眼假,而这三个,伪装成科技,养活无数骗子。。

家园 真空管道用来送钱方便

去costco买东西的人大概都见过送钱的真空管道,那个是真方便。costco因为店铺面积很大,而且收银的人轮班比较频繁,加上costco的顾客普遍消费成百上千(虽然很多用卡的但是现金和支票的总额还是不少),怎样把每个收银员收到的现金和支票安全的收集起来是个不小的难题。costco的解决方案是在每个收银台上通了一个管子,里面是真空(低气压)。当某位收银员轮班结束了要休息或者下班的时候,他/她就会打开收款机的抽屉,把里面的现金和支票都放在一个小布袋里面(和笔袋差不多,稍微大一点),拉上拉链。然后把小布袋放在真空管道口,打开阀门,然后嗖的一下,这个小布袋连着里面的钱和支票就飞到财务室了。每个收银员都有自己名字写在自己的小布袋上面,以方便区分。这样收银员离开岗位后去吃点东西喝点饮料,或者抽根烟啥的,都不用担心身上带着从顾客那里收到的巨额现金丢失了。非常安全方便。

点看全图

绿色箭头指向的就是真空管道在收款台的开口。每个收银台都有一个白色的管道垂下来收钱专用。

当然咱们这里讨论的是用来运人的真空管道,乘客的安全性和舒适程度最重要了。如果按照costo收款的布袋子的加速度,乘客得脑震荡,最少也是晕头转向。

家园 请教:高温超导为什么不用在核磁上?

现在的核磁还在用氦气,氦气很贵,国内稀缺。如果高温超导可以用氮气,为什么核磁不用氮气?

家园 南宁北站笑而不语

Rt

家园 我们上面的计算就没有考虑其他因素

就是单纯托起100吨车厢的能耗。

磁力是场力,也是会消耗的,所谓超导不需要输入能量,是不可持续的,磁场会衰减。超导也不过就是提高能源利用率,即所谓耗损低。不能做到不需要输入能量。不能违反能量守恒定律。

并且,常温超导遥遥无期,估计比核聚变商业应用还得多加1年才能实现。

@ tojinge 河友,不做功,也是要耗能的,要克服重力的势能。

家园 这里说的是常温超导,所以菜兄反对无效。

说来也巧,我本想回菜兄青岛贴,人致想说青岛特产不是崂山道士牌白花蛇舌草么,怎么也有胶东大白菜,结果 @崂山一道士 河友出现了,一下把我堵了回去。

家园 液氮比矿泉水还便宜

按体积算,液氮和矿泉水的价格相当,价格低的时候甚至更便宜。其实液氮在食品工业已经广泛使用,比如很多饮料和矿泉水瓶里都加了液氮。

所以主要成本其实还是线材和设备,而这两个目前都在快速进展中,中国已经有两家企业具备年产2000公里线材的能力,随着规模的扩大成本还会继续降低。另外新的高温超导材料如铁基和镍基的出现,有可能出现更便宜的材料,而随着对高温超导机制的理解加深也有望进一步降低成本和提高良率。

日本基于低温超导的磁悬浮列车线已经接近商用,德国瑞士等也在推进。

家园 磁力不是超导体提供的,而是永磁体

永磁体的磁力当然会消耗,但这里的消耗主要是由温度变化等热运动引起的,而不是因为没有提供能源,更不需要持续输入能量,最多只要对永磁体定期重新充磁或者更换就可以了,而这个周期一般很长。

永磁电机使用寿命一般在15-20年,可以做为参考。

家园 可以参考永磁电机

实验室里的数据

前6年所测量到的相对磁通损失基本不大,在2208天(约6年)附近出现拐点。从外观看,放置6年后的黑片磁体表面可见锈斑,这意味着磁体表面及内部已经开始氧化腐蚀,随着时间的推移,其氧化或腐蚀范围会不断地扩大,性能衰减的速率也明显加快。此外,该实验还将磁通损失从目前已测量的4441天(12年零2个月)外推到30-50年,30年预计磁通损失不足1%,50年的磁通损失约1.3%,2%对应的时间大约为150年。

永磁同步电机的使用寿命一般为15-20年,但这个寿命不一定是由于永磁体损坏造成的,也可能是由其他部件如轴承造成的。

通宝推:铁手,
家园 不通

第一个不通,超导体总要有电流吧。P=UI。

第二个不通,怎么可能用永磁体作为磁源。

能量守恒定律不打破,无需输入能源就不成立。这句话不需要考虑上面第二个不通。

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