將金屬棒插入地殼中,通過熱傳導獲得能量可行嗎?

時間 2021-05-05 22:44:49

1樓:

可行,也不可行。

為啥可行呢?我們建築環境真的在這麼搞,前天我剛參觀了人家的工地,打了一百多口一百公尺深的井來用地熱給迴圈水加溫/降溫。但為啥不行呢?

這一百多口井走工質,估計也不是水,看著機房那一排幫浦俺尋思這流速也不會很慢。熱量是被流動工質匯出來的,而不是金屬

簡而言之,通過熱傳導從地殼的取熱是沒問題的,但單靠金屬就從地殼的取熱是有問題的

2樓:

地源熱幫浦不就是這個原理麼。打一口小井,把空調的迴圈管道埋置在裡面,空調的介質在空調風機和井之間迴圈。夏天井裡溫度比外面低,吸收外面熱量的介質到井底放熱降溫再迴圈回到房間再吸熱公升溫,如此迴圈。

我們只需要付一點迴圈介質的電費就可以了。冬天則反過來,地下溫度高,空氣溫度低。

3樓:四維小兜

地熱空調,算不算?

所謂的地熱空調,就是將輸送冷媒的銅管鋪設在地下進行熱交換的地熱式熱幫浦空調。記得日本電視節目《全能住宅改造王》有一集就是利用院子裡乾涸了的水井設定了地熱空調。

網上找到了乙份日本環境省關於地熱空調的資料,地熱空調日本從2023年到2023年,已有2000多處設施使用。

注:ヒートポンプ=heat pump=熱幫浦。

有些大型商業設施,隨著地基一起設定,比如東京羽田機場,東京skytree,ikea的個別店鋪等等。

個人住宅也有應用

家庭用的成套系統,(雖然是地熱+空氣能的hybrid)也已經商業化。

至於銷量怎樣,就不知道了。

順便說一句,這個corona不簡單,世界上第一台空氣能熱水器就是他們公司推向市場的。

4樓:和木

現有工程上的做法都是通過流體流動獲得熱量,空調裡面有地源熱幫浦就是採用地熱能,冬季給水加熱,夏季給水降溫,然後輸入使用者端,以實現冬夏兩用。

寫到這,突然有點偏題了,

總結一下,光用金屬棒恐怕難以取熱,如果用空心管,管內有流體流動取熱,那還是有可能的。

5樓:

你們寫得很複雜、很學術、很嚴肅,讓我說得搞笑些。

羊肉串見過吧,如果羊肉串的鐵籤都不燙手,那麼地殼中的金屬棒就更不燙手,這就是第一燙手定律

6樓:七月夜色

原理上可行,巨型熱管+隔熱材料,可以達到這種效果,但是工程上不可行,太大尺寸的熱管和隔熱層目前做出不來,打這麼深的洞也不現實,地質環境和工程之間的相互影響也無法避免

7樓:嗜睡的豬

完全可行的,聽說過地熱能嗎,地熱能和你說的這個差不多,但是插入地殼這是個大工程,而且會帶來的一系列問題,還有成本,還有是否會引發災難性的後果等等問題

8樓:淦許

地球內部是持續發熱

你的理論是鐵棒比石頭導熱快,但一樣,石頭導熱慢散熱也慢。

如果鐵棒插入地球能把熱量匯出來,那麼地球都存在這麼多年了,時候導熱再慢地表也早就熱了,還用鐵棒傳導熱量來產生能量幹嘛

9樓:譚老師地理工作室

給你看乙個例子

普通熱棒如何給路基降溫?

在上述措施裡面,熱棒路基結構無疑是最令人矚目的一種。想想看,將一排排鋼棒斜插在鐵路路基兩側,無論春夏秋冬,都能讓路基下面的永久凍土層在火車重壓之下保持冷凍狀態,是不是非常神奇。

那麼,看起來很普通的熱棒是如何給路基降溫的呢?

其實採用熱棒降溫並非新技術,在國外早有應用先例,在2023年美國阿拉斯加輸油管道基礎中就採用了112000根熱棒,前蘇聯在公路和水庫的建設中也採用熱棒保溫。而熱棒在鐵路中的首次應用是在2023年,在加拿大哈德遜灣的多年凍土鐵路上,有4公里的路基通過熱棒來保持凍土穩定。

中國研發並嘗試應用熱棒技術是在2023年代,時間並不算晚,而全世界首次大規模應用熱棒技術則是在青藏鐵路上面。

液態氣態的不斷轉換,帶走路基熱量

熱棒也叫無芯重力熱管和兩相封閉式虹吸管。通過這兩個名字,我們也能一窺端倪,也就是說,熱棒通過重力和氣液兩相的互相轉變的物理原理來為路基降溫。

熱棒是一根密封的管子,裡面填充了氨、氟利昂、丙烷、二氧化碳等物質,管子的上段是冷凝器,下端為蒸發器,中間為絕熱段,通俗講就是「吸熱段、絕熱段和散熱段」三部分。當熱樁下端吸收熱量後,液態物質會轉化為氣態,然後上公升至冷凝器,熱量通過冷凝器發散。氣態物質再液化為液態,在重力的作用下流回熱樁下端。

熱棒裡的物質在氣態和液態之間不斷進行轉換,依靠熱棒的單向導熱性和高效的傳熱和散熱效率,從而源源不斷帶走路基的熱量,保持路基的穩定。

10樓:賈明子

我們可以假設乙個理想情況,也就是說我們的金屬棒外部保溫層足夠厚,可以使熱量散失可以忽略。那麼金屬棒內部傳熱就可以用一維拉普拉斯方程表示:

這是乙個標準的線性分布。

我們假設在乙個標準的地面使用這種導熱棒,地殼的厚度大約30km。地幔溫度1500℃。此時幾乎沒有什麼金屬棒可以用。

我們可以忽略腐蝕和氧化,用石墨棒。石墨的熔點在3000℃以上,導熱係數也足夠高。

同時,導熱棒傳導到地面的溫度需要比較高,這種導熱才有意義。我們就算是僅僅用作家庭供熱,地面溫度也需要80℃。

那麼,這根導熱棒的導熱強度大約為:

按照取暖功率每平公尺70W計算,100平公尺的家庭需要的取暖功率約為7KW。那麼,為了滿足這種功率,我們需要導熱棒的截面積就是1000平公尺,直徑約30公尺。

你覺得可行嗎?

這還是在沒有考慮石墨棒的腐蝕和氧化,以及表面熱量損失的最理想情況下。事實上,熱量在向上傳遞的時候,基本上全部損失掉了。

11樓:飛龍幽靈

首先要考慮什麼機子可以打到地殼中,反正蘇聯乾到他解體也沒有幹成功,前蘇聯科學家曾經向地下鑽探深度到達11000多公尺,發現那個位置的溫度已經超過了180℃,再往下鑽探的話,就會離熔岩越來越近了,所以雖然鑽探的深度也到了技術的極限,但是之後人們也不敢再做更深的嘗試了,比如美國黃石國家公園,地面到下面的岩漿不足9公里,如果在這樣的地方打孔,到不了那樣的深度就可能會打出一座火山來。其次有什麼東西可以耐這麼高的溫度,燒不化,然後有什麼可以吊起來,鐵密度7.9噸每公尺立公尺,按8噸算,邊長一公尺,9000×8=7.

2萬噸,最後,一千公尺以後熱損失鐵棒就沒溫度了,要有保溫,除非有那個超時空傳導技術!

12樓:張子立

想法非常好,特別好。但是理論上不可行,工程上更不可行。

因為導熱是三維的。在一根金屬棒中,熱量不僅從地下垂直往上走,同時每走一段,就會橫向擴充套件。所以你根本在地表得不到熱量,因為在過程中就散發乾淨了。這就是為啥理論上不可行。

工程上不可行是因為固體導熱的速率跟截面積成正比,換句話說,截面積越大導熱越快。所以為了獲得很高的導熱,我們需要的是很大截面積的金屬棒。但是鑽孔的難度是跟截面積成正相關的(而且是指數上公升的)。

這就表明,要放乙個截面積很大的金屬棒下去,難度和成本是你不可接受的。

實際上,你說的這個東西在地熱能中叫做乾熱巖開採。是指利用深度在幾公里到10公里左右(經濟開採目前認為只到7公里)的範圍內,一些溫度很高的岩石中的熱量。利用的方法叫增強性地熱系統(Enhanced Geothermal Systems,EGS),如下圖所示。

主要方法就是在乾熱巖中打孔,然後輸入流動的介質,一般來說是用水,也有用CO2的研究在進行。跟你所設想的方法不同的是,水和氣體是流動的,所以他能夠很快的把熱量導上來,而不會出現熱量在中間散失。而由於是使用流體導熱,就不需要那麼大的截面積了,打孔難度就低一些了。

因此,想法棒棒的,稍微改一下思路就是現在地熱研究最前沿的東西。

科普的路漫漫,我會繼續努力~~給各位鞠躬答謝~~~

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