2021年4月20日

每天都进步#476 认知折叠(四)发电厂的折叠其实很高

 

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昨天我们聊到了认知折叠,同时展示了电动车这个例子给大家看。电动车就是一个认知折叠的例子,虽然以目前的技术来说,生产一辆电动车并使用到它报废,能够节省的能源损耗,和生产一辆汽油车并使用到它报废比起来,省不了多少。但是好处就是在于,把千千万万辆汽车的内燃机折叠起来,变成一个巨大的发电机。所以接下来我们就可以针对发电厂的发电机进行技术升级迭代,让发电厂的效率提升,从而做到使用电动车的整体能耗降低。

而说到发电厂的巨大内燃机的话,这其实也是一个巨大的认知折叠。你千万不要小看发电厂,哪怕是对环境的破坏最严重的火力发电,也是一个高度精密的系统,是折叠进很多认知和知识的一个先进系统。你可能会以为,我们只需要简单的用一个大水壶,就可以把水煮沸,然后用这个水蒸气来推动汽轮发电就可以了。然而事实上却没有那么简单。因为如果只是用水壶煮水的话,煮出来的水蒸气就只是一个大气压强而已,煮出来的水蒸汽温度也只有一百度,这样的水蒸气发电效率极其的低。所以,为了要提升发电效率,首先要做的就是提升煮出来的水蒸气气压和温度,这样一来这个水蒸气才会有足够的速度和力量来转动发电机。而这样一来,就没有办法只是简单的使用一个大水壶就做到的事了,而是要使用一个叫做Boiler的机器。

Steam Boiler 的样子
图片来源:https://www.atlascopco.com.cn/en/Rental/products/steam-generators-for-rent

我有幸在以前的油棕厂工作的时候,油棕厂里面就有Boiler。这一台Boiler,体积犹如一间房子那么大,里面布满了很多的水管。这些水管错综复杂,目的就是为了增加最大的受热面积,以便它可以产生最大压强的水蒸气出来。而生产出来的水蒸气,就会被引导到发电机去。所谓的发电机,专业术语叫turbine。这个turbine自然也是一个极度复杂和精密的机器。你想想看,这个turbine的转动叶子上,时时刻刻都在承受着4000 psi的压强。这样子说你可能感觉不出来这代表什么,我来告诉你这个数字是有多大。假设一个成年人体重是70公斤,换算成重量就是700N。而1psi的单位代表的是pound per square inch,换算成SI单位就是6895 Nm^-2,换句话说就是,4000 psi 等于每平方米39400个成人。一平方米有多大呢?大概就是一辆车的车顶那么大,你想象一下,把接近4万个成年人挤在一辆车的车顶,这辆车的车顶承受着多大的压力呢?这些压力就是一台turbine中里面发电的风扇,被称之为 Moving Blade 所要承受的压力。

Steam Turbine 的样子
图片来源:https://www.turbomachinerymag.com/doosan-skoda-power-to-supply-steam-turbine-to-japan/

所以,turbine这个机器牵涉到的,不止是发电的原理罢了,还有各种包括了承重量、电学、流体力学等原理。另外,你想象一下,那么高的压强,无论是在boiler还是在turbine中,一旦爆发开来的话,会造成多么大的伤害。所以,这个安全设计必须要到位,甚至为了确保安全还必须要在各个关键的部位进行测量监控各种数据。

另外,无论是boiler还是turbine,用的都是steam,也就是水蒸气。所以,很多发电厂也会自己配一个小规模的water treatment plant。意思就是自己将河水或是其他什么水处理,弄成自来水的厂。由于这些水不需要供给给人使用,所以水的调制不需要太复杂。但是这里面又牵涉到不少的系统。

给 Boiler 使用的 Water Treatment Plant
图片来源:http://www.kelowater.com/INDUSTRIAL_PURE_WATER_APPLICATION/Boiler_Feedwater_Treatment_Solutions/show_15.html

更恐怖的是,刚才所说的,从water treatment plant、到boiler、到turbine、到监控系统。无论是哪一个系统中的哪一个零件出现故障,那么都会影响到整个发电厂的运作,甚至会导致到发电厂必须要停工。而一旦发电厂停工,就代表会停电,对社会的损失又更加的难以估计了。

所以,以上所讲的这个例子,再一次阐述了什么是认知折叠。你听到的这么复杂的整个发电系统,是现代社会的文明创造出来的一个系统。现代文明在进化的过程之中,会把越来越多的知识,越来越多的认知,折叠起来,塞进一个又一个的系统里面。午餐肉是第二次世界大战的时候,也就是大约1954年的时候,美国展现出来的认知折叠结果。发电厂,则是在十九世纪末的时候开始兴起的,这是世界展现出来的认知折叠结果。再后来,电动车、电脑、智慧型手机、智能手表等等,则是近期才被研发出来的认知折叠。这一切的一切,都在告诉着我们一件事,文明的进步,除了知识总量的提升,还有折叠的程度。把越来越多很复杂的认知,折叠起来,变成越来越简单,就是文明的进步。从复杂的手摇发电,到现在的按下开关就有电。从以前复杂拍照、洗底片,到现在直接用手机拍照。里面蕴含的知识体系和认知变多了,变复杂了,但是我们的使用变简单了,这就是文明的进步。

最后要问大家的问题就是,你还能够说出什么其他认知折叠的例子吗?欢迎在下方的留言区留言,和我分享讨论吧。

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天地海  著       

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