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一、电梯在消耗电能上的情况
全世界的电梯无以计数,就我国而言,每天约有1500万台升降电梯在工作,所耗电能巨大,若每台每天节约1.5度电或是0.5度电,那可都是了不得的贡献。我国是缺电大国,所以国家要大力提倡节约用电。
二、电梯在消耗电能上的原因
电梯消耗的电能原因主要有:克服要提升的重物所做的有用功,克服摩擦、加速、机械重力等做的额外功。所有的有用功和额外功之和即总功都要消耗电能来完成,有用功跟总功的比值叫机械效率,而机械效率永远小于100%。
三、对电梯耗能的分析
额外功中克服摩擦产生热能,加速转化为动能、停止后转化为热能,机械升高后转化为重力势能。提升重物(目的)做的有用功也是转化为重力势能。消耗产生的热能散失我们很无奈,但机械或重物往下回时重力势能却白白浪费了!而且它们在总功中的比重很大,有用功和额外功中的重力势能是不是可以回收呢?
四、对电梯效率的教程分析
假定电梯的自重相当于10个人重,最多限载20人,不计摩擦、加速等因素,机械效率最高就是66.7%(20/30);如果是1个人乘坐,那么机械效率就只有9.1%(1/11)。效率相差大而且有时很低,要提高机械效率一般是减少摩擦、减轻机械重力、少做额外功而多做有用功。
五、解决办法:“双座相向结构”
电梯做成一上一下相连的两部分,两边的电梯自身重力相等,由于做功方向相反,这部分额外正、负两功相抵,这样就不用做克服机械重力部分的额外功;如果是人或重物在两边抵消部分重力甚至是平衡,那么有用功可以少做甚至可以不做(图1),因此效率很高,总功又很小;在不平衡的情况下,我们还有技巧回收一些有用功;这就是“双座相向电梯”。为了少占用空间或降低成本,另一边可以只挂重物(图2),重物的重量视情况而定,当达到两边平衡时做功最少。至此,我们的机械效率不仅提高很多,而且做的总功也比较少。这个意义是非常巨大的。
双座相向电梯的应用是利用重力势能在物体间转移,达到转换不同物体的高度,而消耗的功比较少,从而节约耗电量。
六、应用分析
双向结构电梯的方法,道理简单,技术上也不增加多少难度,在原来的电梯结构上改造是可行的,很多地方实际上都同时建有两座电梯并排着,改装并不困难,单座要看具体情况,有适当空间就行,而且技术要求几乎没有增加。关于制动、动力设备或是有电脑辅助,都和原电梯结构没有多少变化,只是两个电梯连接同步连动在一起是技术的关键。
双向电梯少用一个电动机,电动机的额定功率也可以小一些,或者说电动机的负荷要轻得多。轻巧的双座相向电梯甚至在停电时也可以合理地使用,实际上,普通的家庭可以安装不用电的升降机或更简单的机械,例如人们要提升重物,可以先走上楼然后用自身重力下来把重物换上去,因为用腿做功要比上身扛、提、拉等做功轻松得多。如果是物体上了又下或是下了又上,如图2更不费力,理论上讲,物体移动后回到了原地,做功之和为零,没有浪费的话,那是切合实际的。
就拿上海东方电视塔来讲,每天上上下下有多少游客观光,流量很大,那么高的电梯那么多的人,所做的功不知要消耗多少电能,应用“双座相向电梯”是大有文章可做的。那么多人上到高处不是回到原地了吗!我们没有注意也没有疑问。
单座电梯使用时,有时电梯在最上层,人在最下层,人必须等电梯下来才能上去;而双座电梯同时一上一下,人与梯的距离最多是楼高的一半,节省了等候时间;而用不到一个电梯的电力,却具有两座电梯的速度和功效。
全世界的电梯无以计数,就我国而言,每天约有1500万台升降电梯在工作,所耗电能巨大,若每台每天节约1.5度电或是0.5度电,那可都是了不得的贡献。我国是缺电大国,所以国家要大力提倡节约用电。
二、电梯在消耗电能上的原因
电梯消耗的电能原因主要有:克服要提升的重物所做的有用功,克服摩擦、加速、机械重力等做的额外功。所有的有用功和额外功之和即总功都要消耗电能来完成,有用功跟总功的比值叫机械效率,而机械效率永远小于100%。
三、对电梯耗能的分析
额外功中克服摩擦产生热能,加速转化为动能、停止后转化为热能,机械升高后转化为重力势能。提升重物(目的)做的有用功也是转化为重力势能。消耗产生的热能散失我们很无奈,但机械或重物往下回时重力势能却白白浪费了!而且它们在总功中的比重很大,有用功和额外功中的重力势能是不是可以回收呢?
四、对电梯效率的教程分析
假定电梯的自重相当于10个人重,最多限载20人,不计摩擦、加速等因素,机械效率最高就是66.7%(20/30);如果是1个人乘坐,那么机械效率就只有9.1%(1/11)。效率相差大而且有时很低,要提高机械效率一般是减少摩擦、减轻机械重力、少做额外功而多做有用功。
五、解决办法:“双座相向结构”
电梯做成一上一下相连的两部分,两边的电梯自身重力相等,由于做功方向相反,这部分额外正、负两功相抵,这样就不用做克服机械重力部分的额外功;如果是人或重物在两边抵消部分重力甚至是平衡,那么有用功可以少做甚至可以不做(图1),因此效率很高,总功又很小;在不平衡的情况下,我们还有技巧回收一些有用功;这就是“双座相向电梯”。为了少占用空间或降低成本,另一边可以只挂重物(图2),重物的重量视情况而定,当达到两边平衡时做功最少。至此,我们的机械效率不仅提高很多,而且做的总功也比较少。这个意义是非常巨大的。
双座相向电梯的应用是利用重力势能在物体间转移,达到转换不同物体的高度,而消耗的功比较少,从而节约耗电量。
六、应用分析
双向结构电梯的方法,道理简单,技术上也不增加多少难度,在原来的电梯结构上改造是可行的,很多地方实际上都同时建有两座电梯并排着,改装并不困难,单座要看具体情况,有适当空间就行,而且技术要求几乎没有增加。关于制动、动力设备或是有电脑辅助,都和原电梯结构没有多少变化,只是两个电梯连接同步连动在一起是技术的关键。
双向电梯少用一个电动机,电动机的额定功率也可以小一些,或者说电动机的负荷要轻得多。轻巧的双座相向电梯甚至在停电时也可以合理地使用,实际上,普通的家庭可以安装不用电的升降机或更简单的机械,例如人们要提升重物,可以先走上楼然后用自身重力下来把重物换上去,因为用腿做功要比上身扛、提、拉等做功轻松得多。如果是物体上了又下或是下了又上,如图2更不费力,理论上讲,物体移动后回到了原地,做功之和为零,没有浪费的话,那是切合实际的。
就拿上海东方电视塔来讲,每天上上下下有多少游客观光,流量很大,那么高的电梯那么多的人,所做的功不知要消耗多少电能,应用“双座相向电梯”是大有文章可做的。那么多人上到高处不是回到原地了吗!我们没有注意也没有疑问。
单座电梯使用时,有时电梯在最上层,人在最下层,人必须等电梯下来才能上去;而双座电梯同时一上一下,人与梯的距离最多是楼高的一半,节省了等候时间;而用不到一个电梯的电力,却具有两座电梯的速度和功效。