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有效作用的连续性原理-TRIZ试解

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有效作用的连续性原理-TRIZ试解

有效作用的连续性原理是TRIZ(发明问题解决理论)40条创新原理的第20条。

TRIZ对有效作用的连续性原理的解释是.“产生连续流与()消除所有空闲及间歇性动作,以提高效率。”可以看出,该原理是作为提高效率的方法之一而提出的。

人类的许多创造都是师法自然的,例如划船的橹,就是对鱼类尾鳍的模仿,降落伞则是对蒲公英的模仿。然而有一项成果却是人类特立独行的创造,这就是旋转运动。因为好像自然界很少拿出可以绕轴旋转的结构启示于人类。而这项创造却是最能体现连续性原理的。

许多陆上动物都是靠足(或蹄、爪)的往复运动实现行走的,人类却发明了车轮,把足的往复动作变成了轮的连续转动,其结果是使人类的行进速度、距离和负重都远远超过了所有的陆上动物。水生动物的行进方式可谓五花八门,有靠鳍的、靠蹼的、靠翼的、靠喷射水流的,但其共同点都是往复的、间歇的动作。人类却靠风帆很早就结束了对水生动物往复运动的模仿,其结果是使人类很早就敢于挑战万里

之航。继而,人类又把连续的旋转运动用于船舶,发明了明轮、螺旋桨,实现了速度的突破。一切会飞的动物,无不是依赖翼的周期运动来实现飞行的,而人类却从实现飞行的第一天起,就是依靠固定机翼和连续旋转的螺旋桨或涡轮喷气机,其结果是使人类的飞行速度、高度、航程都远远超过了所有会飞的动物。至此,我们似乎可以说,是否掌握旋转运动已成为人与动物的重要分野。

俗话说:“砍的没有旋的圆”。从原理上说,砍的过程是使一个多棱体逐渐逼近旋转体的过程,而旋的过程就是直接制造旋转体,当然是旋出来的更规则。我国早期的所谓旋,仅指加工木料或玉石之类,至18世纪末西方人搞出了加工金属的车床,实现了前所未有的加工速度、精度和光洁度。过去慢吞吞的间歇的手工操作如何能与飞转的车床相比!车床,以及其它旋转类机床,又是一些因旋转运动而导致的有效作用连续性的生动例证。由这些例子可以看出,看似简单的旋转运动,因其作用的连续性创造了神话般的高效率。

化工生产有一些重要的基本原则,例如逆流原理、连续生产等等。除了个别不得不批次生产的工艺过程外,化学家和工程师总是力图使过程连续化。其实许多化学工艺流程的初级阶段即实验室阶段都是批次操作的,但这种化工过程不利于产能的扩大、过程的监控和产品质量的稳定。所以从实验室到车间,不仅仅是规模的简单扩大,大多要完成过程的连续化。从进料开始就力争使用传送带或泵送系统,然后是连续反应、连续输出,使得在最小能耗和最小物料损耗的前提下实现产能和效率的最大化。

有一种技术产物几乎从一诞生起就与连续化无缘,这就是化学电源,即俗称的电池。众所周知电池大致分为原电池和蓄电池两大类,表面看来电池可以供应连续的稳恒电流,但是由于电池的供电周期往往远小于用电器的工作周期,所以从用电器的角度看它是间歇供电,也就是说需要经常更换原电池或经常给蓄电池充电。能否实现供电的连续性一直是电池研发的一个重要课题,尤其是对电动车之类的动力型需求更有意义。因为当原电池报废时,主要是电化学活性物质变质或耗尽了,而电池的主体结构还基本完好,这时将旧电池换掉,有点像泼洗脚水时把脚盆一起扔掉,多少有些不划算。一方面造成浪费,一方面破坏了供电的连续性,使得用电器的工作出现间歇。

19世纪英国人发明了氢氧燃料电池,虽然当时仅仅是个雏形,但它代表着化学电源的质的突破。在燃料电池中作为电化学活性物质的氧化剂和还原剂不是一次性给定,也不需要通过电解作用来再生,而是连续地、源源不断地进入反应器,在这里借助特定条件通过氧化还原反应产生电流。由于它实现了常温下的“燃烧”过程,所以被形象化地称为燃料电池。由于它实现了过程的连续化,所以成为电动车的理想能源,而且展现了取代火力发电机组的诱人前景。

燃料电池的阴极活性物质即所谓燃料不一定都是气体,也可以是液态的,例如甲醇,也可以是固态的,例如锌带,锌膏,甚至可以是燃煤(此时采用熔盐电解质)它们的共同点就是都实现了过程的连续性。毋庸置疑。燃料电池因其优异的性能,必将成为化学电源的重要发展方向。

有效作用的连续性,体现了技术的进步、成熟与高效,它带给我们的好处简直就是无穷无尽的。

 

有效作用的连续性原理-TRIZ试解

作者: 李正桐

作者单位:

刊名: 家电科技

英文刊名: HOUSEHOLD APPLIANCE TECHNOLOGY

年,卷()2011(3)

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