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为什么核电站的冷却塔选用双曲面型的?

  来源:www.mirrorsmud.com
  冷却塔是利用水和空气的接触,通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。它可以设计成不同的形状,双曲面形状就是其中的一种,对于这种冷却塔我们可以在发电厂和核电站比较常见,其实不论是核反应堆,还是火电站,冷却塔都是双曲线型的。那么问题来了,为什么核电站的冷却塔都是双曲面型的?
  一、从驱动方式上讲
  核电站偏向于双曲线冷却塔,主要原因有两个:
 ?。?)不需要风机来提供驱动力,靠自然力就可以实现驱动,这就避免了电机和机械故障的风险。大家应该知道一个事情,如果风机系统出现问题,循环水冷不下来,对核电站而言,可不是闹着玩的。核电装置,首先应该考虑是可靠,其次才是效率和技术的先进性;
 ?。?)一般核电站冷却水量都非常巨大,如果采用电力驱动的话,变压装置和供电设施也是非常大的,相对来说风险就会增加。
  二、从结构的角度讲
  从冷却塔的成本角度来考虑,面积越大肯定是费用越高,但是,我们却还想着花更少的钱,建造效果更好的冷却塔,虽然我们可以从情理上去理解,但是实际上,普通冷却塔却无法实现这个想法。双曲面冷却塔则成了首选,因为在已知底面和顶面是圆形的情况下来计算连接面的最小表面积,解欧拉方程式会发现连接面是双曲函数旋转面。所以冷却塔被设计成双曲面的形状带来的最大好处是:建塔的时候用料最少,既可以减少风的阻力,又可以用最少的材料来维持结构的完整性。
  三、从冷却效果角度分析
  双曲线形的设计更有助于提高冷却效率,底部有最大的圆周,可以最大限度地进入冷空气,冷空气到达最细部位的时候与热水接触,这个时候首先应为管径变小,空气流速加快,可以尽快带走热水中的热量,其次由于管径变小,冷空气的体积也会受到压缩,所以压力也有所增加,而压力增加流体的含热能力则会随之增加,于是在细腰部冷空气可以更大限度的吸收热水热量从而使热水达到冷却效果。到了最上部,管径再次扩大,已经携带了大量热量的空气因为速度减慢,压力减小,又可以将所含的热量释放出来形成白色水蒸气。
  总之,核电站冷却塔之所以选用双曲面型是因为它可以取得更好的冷却效果。
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