唐山热电厂。

唐山热电厂晾水塔。

在我们的帮助下,妻子每天上午和下午在客厅拄拐练习走路各一次,每次半小时。还要坐在客厅落地窗前晒太阳,观风景。向东南方向远眺,唐山热电厂惹人注目,高高的烟囱冒着除尘后的白烟,晾水塔上方飘着水蒸气。每次看到那形状特殊的晾水塔,我都会想起上世纪七十年代参观这个火力电厂的情形,特别是电厂技术人员对晾水塔的介绍。
晾水塔的这种形状在数学上称为单叶旋转双曲面。这种曲面可以由双曲线绕着一根对称轴旋转一周生成,所以称它为双曲面。
有趣的是,可以证明,单叶双曲面是直纹曲面。上面有两组母直线族,各组内母线彼此不相交,而与另一组母线永远相交。通俗地说,这个单叶双曲面上存在着无数条直线,它们可以分为两组,一组彼此平行,并且都向左倾斜同一个角度α;另一组也彼此平行,只是全都向右倾斜同一个角度α。这样一来,这种曲面上的任何一点都有两条相交直线通过。正是这种性质在技术中得到了应用。许多化工厂或热电厂的冷却塔就是利用了这个性质。
例如,用直立杆造水塔,如果把这些杆垂直地放置,那就只能得到一个很不牢固的建筑物,它会因为非常小的负荷而损坏。如果立杆时,使他们构成一个单叶双曲面(就是两组母线族),并使他们的交点处连接在一起,就会得到一个非常轻巧而又非常坚固的建筑物。
高大建筑做成这样的单叶双曲面形状,它的侧表面上每一点经受的外力(例如大风的压力)都可以被分解到经过该点的两条相交的直线上。然而,经过圆柱形、圆台形表面的侧表面上每一点只有一条直线,它的强度就不如双曲面外形的建筑了。
唐山热电厂的双曲面晾水塔就是对循环用水自然透风冷却的一种冷却塔。这种冷却塔由集水池、支柱、塔身和淋水装置组成。集水池多为在地面下约2米深的圆形水池。塔身为有利于自然通风的双曲线形无肋无梁柱的薄壁空间结构,多用钢筋混凝土制造,塔高一般为75~110米,底边直径65~100米。塔内上部为风筒,标高10米以下为配水槽和淋水装置。淋水装置是使水蒸发散热的主要设备。运行时,水从配水槽向下流淋滴溅,空气从塔底侧面进入,与水充分接触后带着热量向上排出。冷却过程以蒸发散热为主,一小部分为对流散热。双曲线型冷却塔比水池式冷却构筑物占地面积小,布置紧凑,水量损失小,且冷却效果不受风力影响;它又比机力通风冷却塔维护简便,节约电能;但体形高大,施工复杂,造价较高。
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