第五十三节 真的造出来了
        经过一通埋头计算，李治设计的第一台气体膨胀降温式空调终于正式敲定。

        它有四个气缸，呈x形均匀布置在曲轴四周，这样每个角度都确保有活塞在压缩空气，使负荷分布平稳。

        为了安全，气缸的压缩比为10：1，气缸直径十厘米，截面积78平方厘米，最小容积为80cc，最大容积800cc，活塞行程9厘米。活塞的厚度被设计为5厘米，这样气缸壁上就正好留有润滑油的出口。活塞中间有一个油环，供润滑油可以覆盖到整个活塞的圆周面，两侧预留了活塞环的槽来增强密封。

        本来，一个气泵的密封不需要这么高级，但为了积累活塞技术，方便后来的蒸汽机，ｎｅｉ燃机和斯特林机的技术积累，李治还是把这个做了上去。

        活塞经过活塞连杆固定在曲轴上。曲轴连着气泵的动力轴，这个轴目前使用马匹拉动。所以，根据用户的财力，可以灵活配置几匹马力。如果使用人类作为动力源，动力输出就更灵活了。

        气缸底部设有两个单向通气阀，一个进气，一个出气。不需要额外的配气机构来控制它的开合。

        现在简单计算一下它所需要的扭矩。因为单向气阀在活塞ｎｅｉ部压力大于出气预期压力就会开启，因此在活塞运动的末期，最大的压力只是5bar，，活塞垂直方向上的力高达3120n。这个力和气缸壁垂直方向的合力就是活塞连杆上的力。鉴于活塞连杆的最大角度与活塞侧面的力有关，那么我们假设一个比较长的连杆，减小这个力的合力角。

        比如如果活塞连杆长度是9厘米，那么活塞运动到正中位置时，因为曲轴垂直偏离也达到了4.5厘米，所以这个角度就是arcsin=30度。活塞连杆上的力要相比3120牛要增大cos30的倒数倍。那就变成了3604牛顿。当然这没有考虑活塞的运动和加速度，也没有考虑此时活塞的压力到底是不是3120牛，这只是一个简化和近似的计算。

        这个时候活塞连杆在曲轴中心线的投影距离），等于3.89厘米，就是这个力的力臂。扭矩也就是为140牛米。考虑到这个气缸壁上的力还是大了点，我们把活塞连杆加长到15厘米，这样这个角度就会变小到17度。

        那么这个绝热压缩过程到什么时候会让气体到达5倍大气压呢？利用上一章提到的绝热压缩公式常数的规则，可以计算出压缩到253cc的时候，气压就到达了5bar。此时活塞的位置是距离气缸底部3.22厘米，也就是距离最低点大概2.21厘米。此时活塞连杆另一端就是在曲轴转动位置的……

        这个计算有点麻烦。简化ｃｈｕ理后估算得到角度大概从正中位置转动了30度。这样力矩就是差不多正好是4.48，接近力矩最大的那个角度。

        如此，算下来力矩是米。……咦肿么还增大了。

        不管啦，因为制作技术的限制，为了降低气缸ｔａｏ的磨损，只能这样牺牲一下了。

        此时另外两个气缸的位置也只计算那个在压缩的，它转动的角度相差90度，因此它还在－60度，只是刚刚开始压缩的位置。此时气缸压力还不超过2bar，计算过程是类似的，因此就不重复计算了。因此假定它的正常工作扭矩是150nm，那么一匹马拉起来，能达到什么样的转速呢？

        根据功率等于扭矩乘以角速度的公式可以计算出答案是每分钟也就是每秒0.79转。每一转机器吸入4×800cc，300k的气体，绝热压缩为4×253cc的5bar的气体。相应的，这些气体的温度升高到475k

        李治同学脑海里出现一个场面：李世民举着马鞭一边抽打李治的屁股，一边痛骂：竟敢给我吹200度的空调，你要把你老子变成烤rǔ猪嘛！

        那只有再经过一个热交换器了，把气体的温度降到300k。如果是林登制冷机，这个冷却气体是由焦耳汤普森降温阀门的尾气，也就是冷气降温的。如果不用这个冷却，也可以用水冷却，加热的水还可以用来做热水。这就是传说中的余热利用。

        很好，经过热交换器，这些5bar，300k的压缩气体被保存在一个大储气罐中，经过一个喷嘴阀门开始呼呼的喷气，这是另一个绝热膨胀过程。

        那么再次搬出气体绝热过程公式，这些气体膨胀到1bar以后，体积增大到了3.15倍。温度从300k降到189k，约合零下83度。

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