1.5萬根“熱棒”,青藏鐵路兩旁的“禁衛軍”,原來大有用途

青藏鐵路作為世界上線路最長,海拔最高的高原鐵路,兩旁不僅有很多令人震撼的美景,還有很多讓人摸不著頭腦的金屬棒。

據統計,青藏鐵路沿線,像這樣的金屬棒大約有15000多根,就像兩列禁衛軍一樣屹立在青藏鐵路的兩旁。

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那這些密密麻麻的金屬棒到底是何物?又為什麼會出現在青藏鐵路的兩旁,是有什麼特殊作用嗎?

這種奇怪的金屬棒名叫熱棒,其實就是利用碳素無縫鋼管做成的高效熱導裝置,7米高,可露在地面上的只有2米,在地下還深埋著5米,具有非常獨特的單向傳熱效能。

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雖然熱棒在國內並不多見,但是往可可西里地區前進的青藏鐵路和一些公路兩旁還是比較常見的。而熱棒的出現之所以有地域之分,是因為它主要的作用是為了給凍土降溫,處理凍土病害的。

什麼是凍土呢?

一般含有冰的各種土壤和疏鬆岩石,並且溫度低於零攝氏度的,稱之為凍土。

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持續數日到半月的是短時凍土,持續時間半月到數月甚至數年的,為季節凍土和多年凍土。而青藏高原因為是是中國最大、世界海拔最高的高原,很多地方的平均溫度都在零攝氏度以下,有些地方就算最暖月的溫度都不到10攝氏度,所以青藏高原的大部分地區都是季節凍土和多年凍土。

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當初青藏鐵路修建的時候,面對的首個難題就是這些550公里左右的凍土。但難度所在,並不是因為這些凍土硬度高,難以施工。而是因為這些凍土在冬天的時候,散熱比吸熱多,凍土層會不斷變厚膨脹,這個時候鐵路軌道就很容易產生變形,甚至會產生更嚴重的後果。

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而到了夏天,溫度有所上升的時候,土層吸熱大過散熱,多年凍土層就會逐漸融化下沉,連帶著鐵路的路基也跟著下沉。這種冬季凍脹、夏季融沉的不穩定問題,不僅對鐵路的危害特別大,而且火車行駛在上面,也很容易出現意外。

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所以基於這種情況,聰明的中國人用了40多年發明了自己的凍土治理裝備:高效熱導裝置,俗稱熱棒。

熱棒的原理其實很簡單,在碗口粗的密閉空心長棒中裝上液氨,長棒上面再裝上散熱片,下面的吸熱段則直接埋入多年凍土中。

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冬季溫度降低的時候,長棒吸熱段中的液氨會利用沸點低的特點,吸收凍土深處的熱量,然後蒸發成氣體,利用管內壓差驅動到頂部,透過散熱片將熱量傳導給空氣。最後再遇到較冷的管壁,冷卻後又液化成液體,重新流回吸熱段再蒸發,並且如此不斷地迴圈工作。

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而到了夏季的時候,因為熱棒只有單向傳熱效能,熱量只能從地下向地面傳輸,反向不能傳熱,所以地面的熱量就不能透過熱棒傳到凍土中,凍土自然也就不會因為溫度高逐漸融化下沉。

可以說熱棒雖然名字中有“熱”字,但其實更像一個不斷工作的“製冷機”一樣。大規模進行使用,就可以保持青藏鐵路沿線多年凍土處於良好的凍結狀態,避免凍土凍脹和融沉,導致鐵路下沉、變形,甚至塌陷。

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而如今熱棒這種無源冷卻系統,已經不僅僅運用在鐵路和公路的修建上,成為青藏線別有一番的美景了。還會運用在礦山安全領域,破壞煤堆的蓄熱環境,從而防止煤堆的自燃。