首钢滑雪大跳台背后的“烟囱”是什么?为您解读工业之美

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发布时间:2022-11-29 01:38:39

  随着谷爱凌、苏翊鸣一起火起来的,还有大跳台旁涂刷着冬奥会会徽的,首钢工业园区已停用的烟囱和冷却塔。工业遗存与现代场馆遥相呼应,让观众沉浸其中,感受工业风貌和历史文脉的延续。今天,流程君和你聊聊背后的故事。

  和谷爱凌一起进入视野的,是老首钢废弃的冷却塔,在极具现代感的大跳台面前特别有厚重感,与雪白的赛道、五彩的会徽形成反差式的辉映,这才有了“炫酷的烟囱”“仿佛置身于网络世界”的种种妙赞。

  说起这4座双曲线米高的冷却塔,均为小型自然通风淡水冷却塔,是原首钢电力厂的配套设备,主要功能是完成热水和空气之间的热交换,降低循环水的温度,为电厂发电提供足够的冷却水。其中最早的建于1978年,最晚的建于1991年,一直运行到首钢老厂区钢铁主流程停产。停产后,4座冷却塔作为厂区特色标志物保留,震撼的工业特色空间得以呈现,同时也把一代代首钢人的勤劳与智慧丰碑一样耸立于此。

  当转播人员、摄影记者把长枪短炮对准运动员腾空的身姿时,突然发现可以与冷却塔上的会徽交相叠映,于是“大烟囱”成为镜头捕捉的焦点,并被定格成精彩的瞬间。“他们为什么可以重叠在一起?”“哪里是拍摄这些照片的最佳点位?”大跳台最具特色的景观再次进入聚光灯下。

  冬天,大家会看到“烟囱”(冷却塔)冒“白烟”,大家第一反应估计都是:污染。其实,你可能误会啦!它并不是“烟”,而是“雾”,其实质是水蒸汽。

  冷却塔里面的水是循环冷却水,主要作用是为生产装置、运转设备冷却。凉水塔的主要作用是为冷却水降温。较热的冷却水从凉水塔顶部的喷淋头喷出然后扩散成水滴,增大与空气的接触面积从而增强散热效果“胖烟囱”内有一台“大风扇”通过强制通风进一步增强散热效果一系列的降温散热产生大量水蒸汽。更多点击流程君过往文章:炼化厂的“烟囱”里冒的白烟是什么?你知道吗?

  这是一个关系链:1.电站装机增大——2.需要建更大规模的冷却塔——3.冷却能力受面积和高度的直接影响,因此冷却塔要更高更大——4.高大的圆筒状结构很不稳定,即使建造出来成本也很高——5.需要用经济的手段建造大型冷却塔——6.双曲面塔最经济

  1和2不用解释,过程3中需要一个公式,即冷却的能力(单位面积抽力)只和冷却塔的高度和内外气体密度差有关,因此冷却塔造得越来越高,现如今通常都在100米以上,而新造塔都超过了160米甚至出现很多超过200米的塔。

  这就造成了4中的问题,不管用混凝土还是钢结构,200米高的直墙都是很不稳定的,要让它承受风阻和变形就得加厚或者加大量钢筋,最终一个塔会像摩天大楼一样,成本无法接受。

  因此,在5中,我们得找一种经济的手段让冷却塔成本降低,那就是壳状曲面结构,也就是说曲率能够产生强度。

  这是因为曲面的高斯曲率非0,大数学家高斯提出的“绝妙定理(Theorema Egregium)”中可以推论: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:你拿披萨的方式,很可能是错的。

  换言之,对于高斯曲率非0的结构,只有它被撕裂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。因此我们要将冷却塔建造为曲面的形状。这里要注意的是,圆柱形和锥形的结构其高斯曲率是0,也就是说可以用一个平面卷成圆柱或圆锥,因此其强度是不如其它曲面的。

  所有的薄壳曲面结构都具有高强度和节省材料的特点,也有其他形状和材料的冷却塔,对于结构的探索是永无止境的。更多点击流程君过往文章:为什么冷却塔的“腰”那么细?本文带你详细了解

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