青藏铁路两边竖立的金属棒是什么?
青藏铁路海拔高,其中有960公里的海拔都在4000米以上,所经过的冻土线路最长约546.4公里,是自然条件最为艰苦的高原铁路。在青藏铁路修建过程中,遇到了前所未有的困难。高山缺氧、常年的冻土层、脆弱的生态都是铁路建设的拦路虎;其中最难以攻克的难题就是冻土层。
青藏高原是我国最大的一片冻土区,冻土区会因受温度的影响而变化,对铁路的稳定性有很大的影响。如果在冻土层上直接建铁路,在寒冷的时候很容易被鼓起的冻土层顶起,也就是“冻胀”现象。而在夏季,由于青藏高原地区纬度较低,获太阳辐射多、地表温度高,会致使冻土层融化,地面变软,铁路地基会发生沉降。如果冻土层的问题不能解决,这一年四季,冻土层反复冻结与融化后,会造成路基变形,影响通车安全。
为了解决冻土层问题,在施工中采用片石通风路基、通风管路基、热棒及铺设保温板等多项措施,以提高冻土路基的稳定性。其中,“热棒”是一种高约七米,内部充满工质、外部带有散热片的金属棒,是由一整根的无缝钢管打造而成,是一种具有高导热性能的装置,无需额外动力,只要有温差,就可进行温度的转移。
在青藏铁路的两旁,看到的这种插入地里的装置就是“热棒”。其中地下部分有五米左右,在土层中作为吸热端;地上部分为两米左右,且具有散热片设计。在“热棒”的内部,其工质主要为液氨,液氨的物理特性是其沸点为-33.35℃,熔点为-77.7℃。
当铁路周边环境温度上升时,由于温度很容易达到液氨的沸点,液氨沸腾汽化上升,将温度传至接收热量的上半部分。由于散热片的良好散热作用,并在外部冷空气的作用下,温度降低,冷却后的液氨再次回到下半部分中,继续吸热放热的往复循环工作。温度稳定了,冻土层的硬度也就稳定了,列车在行驶时就非常的安全了。科技往往就是这么朴实无华,工艺简单的一根“热棒”,就将冻土层变得更稳定和坚固了,轻松地解决了冻土层不稳定的难题。
铁路两旁的这种“热棒”,在行业内通常将其称为“热管”。“热棒”与常见的热管相比,其区别是:“热棒”是单向传热,而热管是双向进行的,热管技术及相关产品也已经广泛应用到各个领域。
关于热管,从下图可以看到,地兴热管分为蒸发段、冷却段和冷凝段。当热管的一端受热时毛细芯中的工质蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体,液体在沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环往复作用,热量便从一端传到了另一端,完成了热量的转移。
在青藏高原的“热棒”使用中,其主要是用于冬季,只有吸热端,起到散热的作用,在实际应用中,单向传热所应用的领域较少。地兴热管是在原来青藏铁路热管的基础上进行升级,散热端采用高效高密翅片,增加换热面积,埋在地下的热管蒸发端采用更大容量的基管,从而增加每支热管散热量,对防止地面的冗沉起到了保驾护航的作用,在热管的数量上也可以有所减少。
现如今,在工业中常利用热管的这个特性,对生产作业中产生的余热热量进行回收再利用,为企业降耗节能起作用。
热管换热器,能够为企业带来很实在的经济效益,节省能源,降耗减排,看得见的实惠。好热管,地兴造;热管换热器为节能减排事业做贡献。