回顧:青藏鐵路兩旁1.5萬根熱棒,一根造價高達20萬,到底有什麼用?
坐過青藏鐵路火車的朋友可能會發現,這裡的鐵路和其他的地方的不一樣,在青藏鐵路的兩旁矗立着一根根鐵棒,這些鐵棒究竟是用來做什麼的呢?
在土木老哥的口中這個鐵棒的叫做“熱棒”,正是因爲有了它,橫貫在青藏高原的鐵路才能順利通車。
青藏鐵路修建困難,凍土成爲攔路虎。
早在建國初期就有人提議修建一條連通西寧與拉薩的鐵路,但是當時國際環境複雜,中央政府無暇顧及青藏鐵路的事情。一直到1956年,青藏鐵路前期勘探工作才正式開始。
在勘測過程中,工程師發現了一個令人頭疼的問題,青藏高原的凍土在夏季會鬆動,而冬季又重新凍起來,這冬夏之間的變化對於鐵路來說是致命的。有物理常識的人都知道,一碗水結成了冰,那麼這些冰的體積要大於原來液態時的水,青藏鐵路的凍土也是這樣。在冬季時凍土變的堅硬,體積也膨脹起來,一到了夏天凍土裡的冰又融化了,這時鐵路的路基變的鬆軟泥濘起來。更嚴重的是,路基的沉降使得枕木與鐵軌之間產生縫隙,這些縫隙嚴重降低了鐵軌的使用壽命。
當時有人算了一筆賬,修建青藏鐵路需要花費50億元,凍土問題解決不了,那麼修完之後頂多只能使用十年。以我們現在的眼光來看50億好像並沒有多少,但是當時的中國,一年財政總收入不過才280億元,這50億的建設成本等於當年財政收入的20%!花這麼多的錢修一條鐵路只能用10年,這對於上世紀50年代百廢待興的中國而言是不能接受的。
美國現代火車旅行家保羅·索魯在《遊歷中國》一書中寫道:“有崑崙山脈在,鐵路就永遠到不了拉薩!”而我國政府的態度很堅決:“一定要將火車開進西藏!”
爲了避免高原凍土在夏季融化,一些鐵路工人想到了一個土辦法,給鐵路蓋被子。當然這個被子並不是我們所說的棉被,當時使用的是石棉材料,這種蓋被子的方法緩解了凍土的問題,使得鐵路得以修建。
1958年青藏鐵路一期工程正式動工,然而蓋被子的方法還是不能徹底解決問題,火車行駛在凍土層上方的鐵軌上還是很不安全。
時間來到了21世紀,江蘇一家名叫中聖科技公司研發出了一種散熱管,這種管子可以用來給凍土層散熱是,它還有個俗名叫做熱棒。
熱棒的誕生讓路基變成土冰箱,“冬冷夏用”讓凍土不再融化!
中聖科技的熱棒主要由碳纖維和無縫鋼管制造而成,一根熱棒的長度有7米,我們在可可可西里路段看到的熱棒有5米都插在凍土裡。露出地面的2米熱棒上面,焊接着一層層散熱片,這些散熱片可以帶走地面的熱量。
熱棒的中心是空的,裡面有大量的氨氣。熱棒裡的氨氣在溫度轉涼的時候液化放熱,這些熱量通過散熱片散發到空氣中去。到了冬天熱棒裡的氨氣會完全變成液氨,這些液氨流到熱棒的底部存儲起來。來年開春的時候溫度升高,儲存在熱棒底部的液氨會慢慢的汽化,而汽化會吸收凍土層裡的熱量,液氨汽化完後帶着凍土層裡的熱量一起上升到熱棒頂部,這樣一來,夏季凍土層裡的熱量就會源源不斷的被吸出。設計人員郭宏新利用散熱片和氨氣這一對組合,巧妙地構造出了一個單向散熱器。
有人把這種裝置比喻成“高原上的空調”,其實這些熱棒要比空調更加先進,空調製冷需要額外的提供能量,而熱棒則完全不用。熱棒利用氨氣液化放熱的原理將可可西里冬天的冷儲存起來,再用汽化放熱的原理將凍土裡的熱帶走。這個循環不需要人工操作,也不需要額外提供能量,整個過程是全自動的,這個設計構思真的是非常巧妙。
熱棒雖好,奈何成本過高!
據中聖科技的創始人郭宏新介紹,這種熱棒不僅可以用在鐵路的路基上,還可以用在礦山、地下室和凍土建築上。
家裡有地下室的小夥伴可以購買熱棒來降溫,讓自家的地下室更加涼爽。不過在購買之前需要確認一下兜裡有多少錢,熱棒的價格可不便宜。青藏鐵路兩旁鏽跡斑斑的鐵棒看起來雖然“很低調”,但是它們的製造成本一點也不低。每根熱棒的出廠價大約爲20萬元,一根熱棒可以換一臺中檔家用轎車。
青藏鐵路全長1956公里,其中有550公里的鐵路位於凍土層上,如果都要使用熱棒來降溫的話,那花費將大得驚人。有人做過計算,3米的鐵路兩邊需要立四根熱棒,按每根熱棒20萬來計算,那麼一公里就需要花費2.8億元。550公里的鐵路,光保溫就需要花費1540億元,這麼高昂的成本在別的地方夠修五條鐵路了。
所以青藏鐵路只在可可西里路段使用熱棒,而在別的凍土路段使用的是“以橋代路”的方法解決凍土層問題。這種方法想比於安裝熱棒要簡單許多,價格也非常昂貴,但是能一勞永逸地解決凍土層問題,感興趣的小夥伴可以去搜一搜。