專利名稱：光子型熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬能源領(lǐng)域，涉及一種W熱泵(無(wú)需操作能)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今社會(huì)，已經(jīng)意識(shí)到能源危機(jī)的即將來(lái)臨，一方面提倡節(jié)約能源，另一方面，努力尋找新的能源。普通熱泵(P熱泵)有時(shí)候也被看成一種能源，但它還是需要操作能的，所以它只能做為一種節(jié)能裝置，不是真正意義上的能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)需操作能的熱泵或能源。
本文所說(shuō)的物體，都是指真空中的物體。所說(shuō)的系統(tǒng)是真空系統(tǒng)。本文中把熱輻射、紅外線、可見(jiàn)光，統(tǒng)稱為光子。
我們知道，光子通過(guò)玻璃表面射出時(shí)，會(huì)發(fā)生折射和全反射。同樣道理，任何物體表面，對(duì)自身輻射出來(lái)的光子也具有折射和全反射作用。因?yàn)椋镔|(zhì)表面輻射出表面的光子，是由表面許多層原子共同發(fā)出來(lái)的，并不只是由最表面的那層原子發(fā)出來(lái)的。因此，物體表面上任意一點(diǎn)，發(fā)出來(lái)的光芒，由原來(lái)的均勻(不考慮表面的折射和全反射作用時(shí))變的不均勻，靠近法線的光芒比較稠密，靠近物體表面的光芒比較稀疏。這是因?yàn)楣獾恼凵涠稍谄鹱饔?。由于sini/sinr＝n(在這里，光子相當(dāng)于從物體內(nèi)部，射出物體表面。r為入射角，i為折射角，n為物體的折射率，是常數(shù))。當(dāng)r較小時(shí)i≈r(因正弦波剛開(kāi)始較陡)折射不太明顯，折射后的光芒密度和原光芒(折射前)差不多，當(dāng)r較大時(shí)i遠(yuǎn)大于r(因?yàn)檎也ㄔ诮咏?0°時(shí)坡度變小)折射較明顯，折射后的光芒密度比原光芒小了許多，變得稀疏，而原光芒沒(méi)有發(fā)出來(lái)的光，則發(fā)生了全反射。
事實(shí)上，所有的物體，從物體表面射出來(lái)的光子，通過(guò)表面附近射出時(shí)，都會(huì)發(fā)生折射和全反射(這是由于物體表面或斷面附近，具有強(qiáng)大的引力，而使光子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生巨大的改變)。只不過(guò)是我們看不出來(lái)，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程是在極小的空間中發(fā)生的，我們根本無(wú)法知道光的入射角是多大。
物體的溫度越高，其表面輻射出來(lái)的光子頻率越高。輻射強(qiáng)度越大，物體表面對(duì)其自身輻射出來(lái)的光子的折射作用，不僅與光子的頻率有關(guān)，而且與物體自身的折射率n或密度有關(guān)，n或密度越大，頻率越高，則折射作用越大，越明顯。所以W熱泵選材質(zhì)要選擇密度大的(如金、鉑)，工作溫度盡可能高，這樣W熱泵的效率會(huì)大大提高。上面所說(shuō)的表面都是理想的(絕對(duì)光滑)表面。
綜上所述，任何物體，如果它的表面是光滑的，那么，它上面的任意一點(diǎn)，輻射出表面的光芒在各個(gè)方向的密度是不同的。越靠近法線越稠密，越靠近表面越稀疏。
在現(xiàn)實(shí)世界中，幾乎所有物體表面都不是很光滑的，而是毛糙的。我們知道，溫度相同的任何物體的表面，不管是光滑的，還是毛糙的，其表面的輻射強(qiáng)度一定相等。如果，將光滑的物體表面，處理成毛糙的表面后，表面的輻射強(qiáng)度是不會(huì)改變的，但表面上任意一點(diǎn)輻射出表面的光芒的密度，由原來(lái)的不均勻變得均勻。一般來(lái)講，一個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡后，系統(tǒng)中所有物體的溫度處處相等，就是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中，物體表面全是毛糙的，輻射是等強(qiáng)度的漫輻射。
如果在一個(gè)系統(tǒng)中，有光滑表面的存在，那么，系統(tǒng)處于熱平衡后，系統(tǒng)中所有物體的溫度不能夠處處相等，會(huì)自然地產(chǎn)生溫差，其原因就是光滑的表面，每一點(diǎn)能輻射出不均勻的光芒，雖然在同等溫度時(shí)，光滑表面的輻射強(qiáng)度和毛糙表面的輻射強(qiáng)度是一樣的。
因此，得出下面結(jié)論1.光滑的物體表面輻射出來(lái)的光子是不均勻的，有序的。
2.毛糙的物體表面，輻射出來(lái)的光子是均勻的漫輻射，是無(wú)序的。
3.將毛糙的物體表面，加工成光滑的表面后，會(huì)使其表面的輻射由無(wú)序變?yōu)橛行颉?br> 下面是W熱泵的兩種結(jié)構(gòu)，都能夠自然地產(chǎn)生溫差。
1.球面結(jié)構(gòu)是用鋼板做成的空心球殼(內(nèi)球面半徑R)內(nèi)表面噴鍍一層，光密度較大的物質(zhì)(如金、鉑)，要求噴鍍后，內(nèi)表面是規(guī)則的球面，且非常光滑。在這個(gè)空心球殼的內(nèi)部的中心，絕熱地設(shè)置一個(gè)小球體(半徑為r)，R遠(yuǎn)大于r，那么，光滑的球面會(huì)將其表面有序的輻射會(huì)聚到小球體，使小球的溫度變得較高，而空心球殼的溫度變得較低，小球是W熱泵的熱端，球殼是W熱泵的冷端。
2.柱面結(jié)構(gòu)是用鋼板做成的鐵管(內(nèi)柱面半徑R)。內(nèi)表面噴鍍一層光密度較大的物質(zhì)(如金、鉑)，要求噴鍍后，內(nèi)表面是規(guī)則的柱面，且非常光滑，在這個(gè)鐵管內(nèi)的軸心位置，絕熱地設(shè)置一個(gè)細(xì)棒(半徑r)。R遠(yuǎn)大于r。那么，光滑的柱面，會(huì)將其表面有序的輻射會(huì)聚到細(xì)棒，使細(xì)棒的溫度變得較高，而鐵管的溫度變得較低，這個(gè)細(xì)棒是W熱泵的熱端，鐵管是W熱泵的冷端。
W熱泵主要工作在高溫場(chǎng)合(100℃-400℃)，因?yàn)閃熱泵靠的是自然形成的定向的熱輻射或光子流。否則泵熱量很小，很微弱。而P熱泵靠的是外部強(qiáng)制的分子流、原子流或電子流。P熱泵迄今還沒(méi)有用于高溫場(chǎng)合，只能工作在低溫場(chǎng)合(一般不高于150℃)。兩種熱泵結(jié)合起來(lái)使用是完善的、理想的能源裝置。W熱泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1先用P熱泵將常溫提升到100℃-200℃，再用W熱泵提升到400℃左右，得到高溫?zé)嵩础?br> 實(shí)施例2利用實(shí)施例1得到的高溫?zé)嵩刺娲鸁犭姀S的鍋爐。其低溫?zé)嵩?，可以是河水或空氣?br> 實(shí)施例3利用實(shí)施例1得到的高溫?zé)嵩?，可提供生活供暖、供熱。其低溫?zé)嵩纯捎煽諝夤┙o，同時(shí)，將空氣制冷，可用于冷庫(kù)或冷氣。
實(shí)施例4利用實(shí)施例1得到的高溫?zé)嵩椿蚓薮蟮臏夭?，可用于溫差電池產(chǎn)生電能。代替發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以直接用它來(lái)開(kāi)發(fā)新型發(fā)動(dòng)機(jī)。其熱源來(lái)自空氣、江水或海水。
權(quán)利要求
1.一種光子型熱泵，其特征是，光滑的物體表面能輻射出不均勻的光子，是有序的光子；毛糙的物體表面能輻射出均勻的漫輻射，是無(wú)序的光子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子型熱泵，其特征是，球面結(jié)構(gòu)，它是利用光滑的球面(半徑R)，將其表面有序的輻射，會(huì)聚到中心的小球(半徑r)，使小球的溫度變得較高(R遠(yuǎn)大于r)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子型熱泵，其特征是，柱面結(jié)構(gòu)，它是利用光滑的柱面(半徑R)，將其表面有序的輻射，會(huì)聚到中心軸處的細(xì)棒(半徑r)，使細(xì)棒的溫度變得較高(R遠(yuǎn)大于r)。
全文摘要
本發(fā)明屬能源領(lǐng)域，涉及一種熱泵。由光的折射定律，得出下面結(jié)論1.光滑的物體表面輻射出來(lái)的光子，是不均勻的，有序的。2.毛糙的物體表面輻射出來(lái)的光子，是均勻的漫輻射，是無(wú)序的。3.將現(xiàn)實(shí)中的毛糙物體表面加工成光滑的表面后，能使其表面的輻射由無(wú)序變?yōu)橛行颉８鶕?jù)上面的結(jié)論可以設(shè)計(jì)出兩種結(jié)構(gòu)的熱泵。1.球面結(jié)構(gòu)它是利用光滑的球面，將其表面有序的輻射會(huì)聚到中心的小球，使小球溫度變得較高。2.柱面結(jié)構(gòu)它是利用光滑的柱面，將其表面有序的輻射會(huì)聚到中心軸處的細(xì)棒，使細(xì)棒的溫度變得較高。這樣的熱泵靠的是自然形成的定向的熱輻射或光子流。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)，可用于供熱、制冷、發(fā)動(dòng)機(jī)等可以說(shuō)它是一種能源。
文檔編號(hào)F25B30/00GK1587870SQ20041008044
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者郭增仁 申請(qǐng)人:郭增仁