基于安全无火可批量生产的新型孔明灯研究

南京工程学院 江苏 南京 210000

作为见证浪漫爱情、祈福美好生活的载体，自古以来我们就有放孔明灯的习俗。然而，“漫天诸葛亮，一地孔明灯”的现象比比皆是，这也正是节后常有的场景。孔明灯的燃放增添了不少垃圾。

此外，放飞孔明灯还隐藏着不少安全隐患。由于孔明灯属于明火，外焰温度高达300℃，一旦放飞就会随风飘行，飘移方向无法控制，这就致使它成为了具有危险性的移动火源，随时会引发各种险情。比如:烧毁房屋、烧毁庄稼、森林着火、损坏高压供电设备、与行人正面相撞导致烫伤等等。原本是为了庆祝节日，却不曾想遭受了巨大的经济损失。这让我们重新审视了孔明灯，思考传统孔明灯到无火孔明灯的转变。

一、孔明灯的研究现状及未来发展趋势分析

(1)孔明灯的现状

①传统孔明灯。国内传统形式的孔明灯有着明火燃烧的危险性问题，而且它的使用仅仅局限在大型节目和盛大节日中，是个用后即弃的产品。此外孔明灯还因为环保、安全等问题，一度被各大城市勒令禁止燃放。

由于人们日益注重环保，国内很多城市陆续出台规定，明文禁止燃放孔明灯，尤其是中秋、元宵等节假日，更是严格限制燃放。因此，孔明灯陷入了发展困境。

②无火孔明灯。孔明灯为了实现无火化，事实上已经应用了许多新的技术，比如LED灯和氢气，这些新技术的应用，使得原始有火孔明灯的弊端已经得到了极大的改善。但是这种无火孔明灯也有其缺陷和弊端，主要体现在成本投入、环保设计以及品牌观念上。巨大的成本导致普通消费者对其望而却步。

(2)孔明灯的问题及未来发展趋势。当前，孔明灯的发展现状主要集中在四个问题上，

①孔明灯明火燃烧的安全性问题。安全无火化是孔明灯未来发展的必然结果；

②孔明灯消费市场单一狭小。消费仅仅局限于大型的节日、庆典。这就要求我们解决孔明灯的个性化订制和适销对口的市场问题；

③孔明灯如何降低生产成本。在市场经济中，产品的成本无疑是对产品价格因素影响最重要的一个方面，进而影响消费情况。传统的孔明灯市场由于缺失监管，为了获取大量的市场支持，必须进行成本的降低，以获得市场的价格优势。传统的孔明灯制作可能会因降低大量的成本，产生恶性竞争，孔明灯本身的制作出现了粗制滥造的情况。只是通过单纯地降低成本，却没有考虑工艺流程的安全性问题。在工艺上缺乏足够的研究投入，使得它在形式和功能上都停滞不前。新的电子孔明灯成本高，操作复杂，不具有普适性。这就要求我们对原有的工艺进行转型，一反传统的孔明灯生产工艺，致力于生产个性化设计的孔明灯；

④孔明灯综合性的装饰和美化，及其附属的产品问题。传统孔明灯形式的美观程度不足，无法满足普通消费者的个性化和方便操作的需求。

因此，解决好这四个问题，将成为新型孔明灯未来发展的一个大方向。

二、新型孔明灯的综合分析

(1)工作原理分析

孔明灯飞起是因为燃料燃烧使周围空气温度升高，密度减小，从而排出孔明灯原有空气，外界空气空气对它的浮力把它托了起来。

因此，只要达到使孔明灯内部空气密度小的条件，即内部空气温度远高于外界温度，孔明灯即可达到飞升的效果。

使用生石灰与水反应产生大量水蒸气的原理，同热气球的原理是一样的。即内部空气温度远高于外界温度，内部空气密度低于外界空气密度，即可产生密度差，而密度差可以使物体上升。新型孔明灯反应方程式如下:

CaO+H2O==Ca(OH)2

氢氧化钙与少量二氧化碳反应的方程式为:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

氢氧化钙与过量二氧化碳反应的方程式为:Ca(OH)2+2CO2=Ca(HCO3)2

这个反应不仅可以产生热量，而且还可以吸收空气中的二氧化碳，生成物也无害。生石灰无疑是材料廉价，功能实用的一大选择。

(2)新型孔明灯的创新点分析

①考虑到明火具有一定的危险性，此产品将原来光源改用荧光棒代替。

②让孔明灯起飞的动力，则改用生石灰与水的反应产生的热量，使孔明灯内空气温度上升，密度减小，从而达到起飞的效果。而且氢氧化钙还能与空气中的二氧化碳反应，不仅不会有空气污染，还能减少空气中二氧化碳含量。

③为了使孔明灯内产热的效果更好，将置物器也进行了改进，加置了一个聚拢向上的盖子，使热气可以尽可能的利用起来。

④装石灰粉的发热包外面添加了一层水溶性薄膜，来防止热气产生导致烫伤，并且给以充足的时间来准备孔明灯置物器的放置及放飞准备。

⑤个性化设计，使新型孔明灯具有更强的吸引力。

(3)新型孔明灯预期达到的科学技术水平、社会和经济效益

①科学技术水平。新型孔明灯开拓已有材料(生石灰)的新型应用方式，提高已有材料(生石灰)的价值。

②社会效益。使城市的人们能够免受传统孔明灯带来的危害，而且在佳节里人们可以重新获得放飞孔明灯带来的喜悦。而且因为使用材料的改变，新型的孔明灯不仅不会因为燃烧产生二氧化碳，甚至，在上升的过程中能吸收空气中的二氧化碳，达到降低空气中二氧化碳的结果。

③经济效益。新型孔明灯给孔明灯行业一次革命性的转变，不仅低成本，绿色无污染，而且因为个性化的设计，从而给传统的孔明灯提高了不少的附加值，由此提高了总体的收益。

新型安全无火的孔明灯是通过利用简单化学反应模拟热气球升空的方法来达到无火效果的产品设计，主要用于解决传统孔明灯存在的安全隐患问题。在满足安全无污染的要求的同时，制造商还能够大批量低成本生产这种孔明灯，最重要的是未来人们依旧可以体验着传统节日里放孔明灯带来的快乐，不用担心会产生着火烧伤的情况，因此城市也不会因为孔明灯的燃放而遭受到损失。