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发电厂烟囱

一些在城市里生活过的人,可能时常会看到,发电厂那种形状很特别经常吐着白气的烟囱。这种烟囱的具体用途是什么呢?它为什么和我们印象里的烟囱的形象,如此天差地别?而且每天源源不断排到空气里的气体会对我们人体和环境有害吗?其实这种大烟囱叫双曲线冷却塔,它里面装有集水池、通风塔、配水管道、风扇以及出水器等部分组成,与火电站类似,核电站同样也是建在水边,水发电即先将水加热得到高压气体,然后利用高压气体促使汽轮

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一些在城市里生活过的人,可能时常会看到,发电厂那种形状很特别经常吐着白气的烟囱。这种烟囱的具体用途是什么呢?它为什么和我们印象里的烟囱的形象,如此天差地别?而且每天源源不断排到空气里的气体会对我们人体和环境有害吗?

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其实这种大烟囱叫双曲线冷却塔,它里面装有集水池、通风塔、配水管道、风扇以及出水器等部分组成,与火电站类似,核电站同样也是建在水边,水发电即先将水加热得到高压气体,然后利用高压气体促使汽轮机发电。根据数据显示,核电站里的核能只有33%可以转化为电能,剩下的统统随着水蒸气被排放到空气中浪费了。为了提高对水资源的利用,所以人们就发明了冷却塔,利用它来对水蒸汽进行冷却,不断重复循环利用水资源,竟然提升核能的转换效率。

冷却塔里面排出的那个烟雾不是废弃,而是不能在循环利用的水蒸气,它对于环境是构不成任何负面影响的。其实在冷却塔净化为双曲型状之前,它拥有各种各样的形状。可是随着经济的发展和人口数量的增加,原来火核电站的规模已经没有办法满足人们的需要。大型火核电站的电站装机文档,需要减更大规模的冷却塔,而冷却能力受面积和高度的直接影响,决定了冷却塔的体型要更加庞大,这不仅造成了结构上的不稳定,而且从经济成本上也难以接受,所以为了降低成本,增加结构的稳定,1915年,荷兰工程师Terson结合绝妙定理,对冷却塔的结构进行了彻底的改造。

从此诞生,它们迅速取代了原有样式的冷却塔,与之前的冷却塔相比,它在用水发电的整个过程中,排出的水蒸气的比重,只占所有用水的5%,达到了对水的充分循环利用,极大的节约了水资源。那什么是绝妙定理?举个简单的例子你就明白了,当你拿起一块蛋糕企图咬住它时,它总是向地面垂下去了,但你只要使点劲儿,将它弯曲一下,你就可以顺利的吃到嘴里了。也就是说,你可以随意弯曲一个曲面,只要你不拉长、压缩或者撕裂它。高斯曲率一定不会变,可见拿蛋糕的方式很可能是错的。

通俗来讲就是弯曲可以带来力量,换言之,对于高斯曲率非零的结构,只有它被私立或超出材料承受能力时,高斯曲率才会发生变化。因此曲面的结构强度和抗变形能力是非常强的儿。其实时刻留意细节的话,就会发现绝妙定理不仅仅应用在冷却塔上,它出现在我们生活的各个角落,观察一片叶子,我们会发现它都是沿着中央叶脉弯曲的,而这可以让它保持一个稳定的姿势,不坍塌下去。

目前,最大的冷却塔的底部直径达到了150m,而最薄的地方的厚度只有20cm。如果将它缩小成鸡蛋大小,那么它的厚度就比鸡蛋的厚度还要薄,仅占鸡蛋厚度厚度的1/5,所有的蛋壳曲面结构都具有高强度和节省材料的特点,而除了上面介绍的双曲线冷却塔以外,也有其其他形状和材料的冷却塔。人类对于创新的热情总是没法被时间磨灭的,说不定哪天等到科技足够发达,我们会发明结构更加简洁,轻薄的冷却塔,也许我们会用其他建筑来代替冷却塔。

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