上萬根“魔棒”神助青藏鐵路穿越凍土

在我國有一條著名的“天路”，那就是青藏鐵路，這條鐵路是中國新世紀(jì)四大工程之一。青藏鐵路海拔高，其中有960公里的海拔都在4000米以上，所經(jīng)過的凍土線路最長約546.4公里，是自然條件最為艱苦的高原鐵路。在青藏鐵路修建過程中，遇到了前所未有的困難。高山缺氧、常年的凍土層、脆弱的生態(tài)都是鐵路建設(shè)的攔路虎；其中最難以攻克的難題就是凍土層。

青藏高原是我國最大的一片凍土區(qū)，凍土區(qū)會(huì)因受溫度的影響而變化，對鐵路的穩(wěn)定性有很大的影響。如果在凍土層上直接建鐵路，在寒冷的時(shí)候很容易被鼓起的凍土層頂起，也就是“凍脹”現(xiàn)象。而在夏季，由于青藏高原地區(qū)緯度較低，獲太陽輻射多、地表溫度高，會(huì)致使凍土層融化，地面變軟，鐵路地基會(huì)發(fā)生沉降。如果凍土層的問題不能解決，這一年四季，凍土層反復(fù)凍結(jié)與融化后，會(huì)造成路基變形，影響通車安全。

為了解決凍土層問題，在施工中采用片石通風(fēng)路基、通風(fēng)管路基、熱棒及鋪設(shè)保溫板等多項(xiàng)措施，以提高凍土路基的穩(wěn)定性。其中，“熱棒”是一種高約七米，內(nèi)部充滿工質(zhì)、外部帶有散熱片的金屬棒，是由一整根的無縫鋼管打造而成，是一種具有高導(dǎo)熱性能的裝置，無需額外動(dòng)力，只要有溫差，就可進(jìn)行溫度的轉(zhuǎn)移。

在青藏鐵路的兩旁，看到的這種插入地里的裝置就是“熱棒”。其中地下部分有五米左右，在土層中作為吸熱端；地上部分為兩米左右，且具有散熱片設(shè)計(jì)。在“熱棒”的內(nèi)部，其工質(zhì)主要為液氨，液氨的物理特性是其沸點(diǎn)為-33.35℃，熔點(diǎn)為-77.7℃。

當(dāng)鐵路周邊環(huán)境溫度上升時(shí)，由于溫度很容易達(dá)到液氨的沸點(diǎn)，液氨沸騰汽化上升，將溫度傳至接收熱量的上半部分。由于散熱片的良好散熱作用，并在外部冷空氣的作用下，溫度降低，冷卻后的液氨再次回到下半部分中，繼續(xù)吸熱放熱的往復(fù)循環(huán)工作。溫度穩(wěn)定了，凍土層的硬度也就穩(wěn)定了，列車在行駛時(shí)就非常的安全了?？萍纪褪沁@么樸實(shí)無華，工藝簡單的一根“熱棒”，就將凍土層變得更穩(wěn)定和堅(jiān)固了，輕松地解決了凍土層不穩(wěn)定的難題。

鐵路兩旁的這種“熱棒”，在行業(yè)內(nèi)通常將其稱為“熱管”?！盁岚簟迸c常見的熱管相比，其區(qū)別是：“熱棒”是單向傳熱，而熱管是雙向進(jìn)行的，熱管技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品也已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

關(guān)于熱管，從下圖可以看到，地興熱管分為蒸發(fā)段、冷卻段和冷凝段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛細(xì)芯中的工質(zhì)蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體在沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)往復(fù)作用，熱量便從一端傳到了另一端，完成了熱量的轉(zhuǎn)移。

在青藏高原的“熱棒”使用中，其主要是用于冬季，只有吸熱端，起到散熱的作用，在實(shí)際應(yīng)用中，單向傳熱所應(yīng)用的領(lǐng)域較少。地興熱管是在原來青藏鐵路熱管的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級，散熱端采用高效高密翅片，增加換熱面積，埋在地下的熱管蒸發(fā)端采用更大容量的基管，從而增加每支熱管散熱量，對防止地面的冗沉起到了保駕護(hù)航的作用，在熱管的數(shù)量上也可以有所減少。

現(xiàn)如今，在工業(yè)中常利用熱管的這個(gè)特性，對生產(chǎn)作業(yè)中產(chǎn)生的余熱熱量進(jìn)行回收再利用，為企業(yè)降耗節(jié)能起作用。

熱管換熱器，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來很實(shí)在的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省能源，降耗減排，看得見的實(shí)惠。好熱管，地興造；熱管換熱器為節(jié)能減排事業(yè)做貢獻(xiàn)。