简介

异星工厂是一款关于采矿，规划并建设工厂，研发科技，自动生产以及与外星生物战斗的游戏。在异星工厂中，我们经常需要建造核电站来满足工厂后期的能源需求。随着工厂的扩建，其需要的能源成指数型增加，核电站的扩建可为这样的能源需求问题提供一种解决方式。为了方便的扩建核电站，核电站的模块化愈发重要。

(资料图)

核电站在模块化的同时，对在不同模块之间的物料、能量传输方式提出了更高的要求。本文旨在通过对传热机制的探讨，在理论上得出异星工厂中热量传输方式的最优解。

基础

异星工厂的热量传输遵循以下三大原理：

0：能量守恒定律

1：每个实体都具有一个温度指标，温度指标和实体的热容决定了实体携带多少热量，即总热量=热容*温度

2：两个实体之间仅有温度差大于1度时才会发生热传递

热量储存机制

异星工厂核电站的热量传输主要涉及三个基本部件：反应堆，换热器，热管。

下面来探讨每种实体的热容。由于铀燃料棒的热值为8GJ，根据第0原理，我们可以通过核反应堆燃烧一个铀燃料棒后的温度变化来求得其热容，实验可得其

所以，核电站反应堆的热容为

对于其它部件的热容，我们同样采用第0原理，将实体与一定温度的核电站链接，考察其热传导后的温度变化，通过能量守恒列方程，最后可得出

热量传递机制

在讨论完上述实体的热容后，我们可对热量传递机制进行定量的探讨。实验发现，在热量传递时，其遵循“最大容量定理”，即每一个游戏刻中，热量传递具有一个最大值（Qmax），这个最大值不受温度差影响，是一个固定的值。这个定理可通过如图实验进行验证：

可以发现，在一个游戏刻内各个实体的温度只变化了一个有限值，从上到下分别为：，，。其对应的热量传递都为（约化后）：，这个结果在很大的温度范围内（2000-10000K）都不会变，这即可以说明“最大容量定理”。经过更多的实验，我发现，热量传递的最大值仅与传出热量的实体的种类有关，

“最大容量定理”可以理解为开发者对实体温度的限制，如果没有这个限制，可能会导致在一个游戏刻内，某些实体的温度出现负值，或者温度差在传热过后增大，这两种情况都是不被允许的。

在明白了传热过程中的限制后，在后续实验我都采用了较低的温度差进行实验，以免被“最大容量定理”所影响。

实验1：长传输稳态实验，实验图如下：

在这个实验中我发现，从左到右的热管温度成线性变化，即每个热管之间的温度差维持在一个相同的值（在这个实验里为），根据第0原理，我们可得到每个热管的热流量是相同的，这说明在异星工厂中，热量的传输与两热源之间的温度无关，仅与两热源之间的温度差有关（当然是在满足最大容量定理的前提下），我称之为“温度差定理”

实验2：多实体瞬态实验，实验图如下：

由于实验1，我们知道了热量传递仅与温度差有关，我们可以放心的设计不同温度差的瞬态传热实验，来考察一个游戏刻内的热量流动情况。实验结果如下表：

这个结果就很让人放心了，很明显，在异星工厂中，一个游戏刻内的传热量仅与温度差有关，且

称之为“广义温度差定理”

应用

有了上面的两个定理（“最大容量定理”与“广义温度差定理”），我们可以从理论上计算一个热管阵列的导热能力。

假设我们不考虑“最大容量定理”，这个问题类似于经典的有限元分析问题，经过计算，对于一列热管，我们有以下公式：

其中为稳态导热功率，为一列热管的长度（热管数目），为热管两端的温度差。其中，可见这个数目非常可观，所以一般在应用时，多半不考虑“最大容量定理”，使用以上公式控制即可。

对于多列热管，考虑理想情况，假设每排热管的温度相同，那么其稳态导热功率恰好为一列热管的m倍，m为多列热管的列数。

对于更复杂的热管系统，可以通过计算机求解其“刚度矩阵”来获得精确解。

（刚度矩阵的求算以后有时间再研究研究）

（以上内容均为楼主独自探究，异星工厂版本为，如有问题欢迎指出，将及时修正）