熱棒

中國人自己的凍土治理技術(shù)——低溫?zé)岚簦晒鉀Q了40多年來一直困擾中國科學(xué)家和青藏鐵路建設(shè)者的重大技術(shù)難題——青藏鐵路路基多年凍土層夏季融沉、冬季凍脹的不穩(wěn)定問題 。

熱棒上部（放熱段）裝有散熱片，熱棒的下部（吸熱段）直接埋入多年凍土中。針對青藏鐵路多年凍土區(qū)的凍土層，在相當(dāng)長的時(shí)間段，環(huán)境溫度低于熱棒吸熱段周圍凍土層溫度，熱棒中的液體工質(zhì)吸收凍土中的熱量，蒸發(fā)成汽體；蒸汽在管內(nèi)壓差的驅(qū)動(dòng)下，沿?zé)岚糁行耐ǖ老蛏狭鲃?dòng)至熱棒上部，遇到較冷的管壁后，放出汽化潛熱，冷凝成液體，在重力作用下，沿管壁流回吸熱段再蒸發(fā)。如此循環(huán)往復(fù)，把自然界大氣中的冷量源源不斷地傳輸?shù)降鼗鶅鐾林?。由于熱棒單向傳熱的特點(diǎn)，夏天大氣中的熱量就不會(huì)通過熱棒傳到凍土中。

通過熱棒的單向?qū)Ю渥饔?，冬天在地下凍土層中?chǔ)存大量冷量，在夏季使凍土不致融化，形成“永凍層”，提高了凍土的強(qiáng)度；可有效防止以凍土為路基的鐵路、公路在運(yùn)行時(shí)的融沉。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于凍土地帶的鐵路、公路、橋梁、涵洞、隧道、固變電鐵塔、礦山等工程建設(shè) 。

青藏鐵路凍土路基融沉防治

為研究熱棒對多年凍土區(qū)路基的冷卻效果,根據(jù)青藏鐵路試驗(yàn)段的路基設(shè)計(jì)資料及青藏高原的氣候條件,研究了對熱棒間距為3,4,5和6 m的熱棒路基地溫場在竣工后第1年、第10年和第30年的10月份沿路基橫向和縱向的分布規(guī)律。熱棒對路基有明顯的降溫作用,且在長期運(yùn)營中熱棒可以保證路基的穩(wěn)定;隨著熱棒間距的增大,熱棒對周圍土體的整體冷卻效果逐漸減弱,對于青藏高原試驗(yàn)段中的地質(zhì)氣候條件和熱棒類型,其有效冷卻半徑約為2.0 m左右,熱棒之間合理間距不應(yīng)超過4.0 m 。

熱棒在煤自燃防治領(lǐng)域的應(yīng)用

地面煤堆和矸石山自燃的問題是煤炭開采和儲(chǔ)運(yùn)過程中遇到的諸多難題之一。熱棒在無源冷卻系統(tǒng)中具有強(qiáng)大的熱量傳輸能力,使用熱棒加快煤堆熱量散失速率 ,破壞蓄熱環(huán)境,進(jìn)行深部移熱的方法,防止煤堆(矸石山)自燃 。熱棒對煤堆自燃升溫過程具有較明顯的抑制降溫效果,煤體與熱棒距離越近,降溫效果越明顯;熱棒的累積移熱量和降溫能力隨時(shí)間的增加而不斷增大 。2100433B

據(jù)了解，熱棒是一種由碳素?zé)o縫鋼管制成的高效熱導(dǎo)裝置，5米埋入地下，地面露出2米。具有獨(dú)特的單向傳熱性能：熱量只能從地面下端向地面上端傳輸，反向不能傳熱。在冬季，熱管內(nèi)工作介質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，帶走管內(nèi)熱量；在夏季，熱棒則停止工作。獨(dú)特的冷卻地溫的作用使熱棒堪稱“魔棒”。

熱棒的結(jié)構(gòu)大致為一個(gè)密閉空心長棒,內(nèi)裝有一些液氨,液氨沸點(diǎn)較低,在冬季土中熱量使該液體蒸發(fā),到頂部，通過散熱片將熱量傳導(dǎo)給空氣，冷卻后又液化回到下部，保持凍土冷凍狀態(tài)不松軟。在夏季，液體全部變成氣體，氣體對流很小，熱量向底部傳導(dǎo)很慢。

1．加熱棒是有使用壽命的，一般不超過兩個(gè)冬季。時(shí)間久了，電線老化，觸點(diǎn)氧化，可能會(huì)失靈。即使進(jìn)口的加熱棒，說明書上聲稱的壽命也在1－2年內(nèi)。為了保險(xiǎn)起見，可以將加熱棒和溫控器結(jié)合起來使用。國產(chǎn)的溫控器就有很多品牌，價(jià)格也不高。把加熱棒的溫度設(shè)置得比溫控器稍高2℃，這樣雙重保險(xiǎn)，可以避免燒魚湯的慘劇。

2．加熱棒的功率選擇問題：一般按照缸的體積來計(jì)算，每升水應(yīng)該有2w的加熱功率，如果一個(gè)缸中的水有300升的話，那么加熱棒的總功率至少在600w以上。冬天加熱可能是最耗電的一項(xiàng)開支了。我強(qiáng)烈建議大家對自己的缸做好保溫措施。買幾塊2厘米厚的泡沫板，把缸的后面和側(cè)面貼一下，同時(shí)給魚缸做一個(gè)密閉良好的蓋子，可以極大地減少能量散失。這只要花點(diǎn)時(shí)間和少量的金錢，但是可以節(jié)省大量的電費(fèi)，要知道，交出去的每分錢都是我們自己的勞動(dòng)報(bào)酬，干嗎和自己的錢包過不去呢？

3.加熱棒的放置：養(yǎng)大魚，應(yīng)該將加熱棒固定穩(wěn)妥，因?yàn)橛械拇篝~甩下尾巴就能輕易將其撞到缸壁上打碎。加熱棒不要埋在底砂里面，也不要直接接觸玻璃。曾經(jīng)有魚友因?yàn)榧訜岚糁苯咏佑|玻璃導(dǎo)致玻璃受熱不均而破裂。將加熱棒斜放或者平放，散熱效果更好，盡管這樣可能不好看。因?yàn)榧訜岬乃巧仙?，因此垂直放置的棒，棒下部產(chǎn)生的熱水與棒上部的溫差相對較小，熱傳導(dǎo)就會(huì)慢些，這無疑降低了加熱的效率，延長了加熱時(shí)間，浪費(fèi)了能源。對虹這樣的比較笨拙的魚，最好給加熱棒加個(gè)套管，防止魚燙傷。如果缸里面有兩個(gè)加熱棒，盡量將它們分在缸的兩邊，均勻加熱。而溫度計(jì)則應(yīng)該放在離加熱棒最遠(yuǎn)的地方，這樣確保得到的水溫不是來自剛剛加熱出來的熱水。

4．最好家中有備用的加熱棒。否則萬一棒在晚上壞了，你不用急得跳腳。

5．雙金屬片加熱棒的紅燈并不能表示工作狀態(tài)良好，應(yīng)以水溫為準(zhǔn)。因?yàn)槿绻娮杞z斷了，水溫下降，雙金屬片接通電路，但是并不能加熱，于是紅燈就長久地亮著。當(dāng)然，有時(shí)候溫度達(dá)到了，金屬片沒能斷開，導(dǎo)致溫度持續(xù)上升也是有可能的，這也會(huì)表現(xiàn)為紅燈長明

選擇加熱棒，必須考慮功率匹配的問題，一般地說，每5升水需10W的功率。例如，90厘米長、30厘米寬、38厘米深的水族箱，容積為100升，應(yīng)選用200W的加熱棒。對較大的，90或以上的水族缸，需要使用兩支100W加熱棒，并分置于水族箱的兩端，這樣受熱均勻，效果更好。

如果你的魚缸使用一根300W的加熱棒可以滿足魚缸加熱的要求的話那么我建議你使用兩根150W或者200W的加熱棒，這樣就不會(huì)出只有一根加熱棒的情況下如果該加熱棒故障加上你的疏忽大意所導(dǎo)致的悲劇。準(zhǔn)備兩根加熱棒就是考慮到兩根加熱棒不會(huì)同時(shí)故障故保證了你的愛魚的溫度要求。兩根200W加熱棒與一根300W的加熱棒的耗電相差不多！（同樣環(huán)境溫度和保溫的情況下而言）對此我專門用電能表進(jìn)行過測試的！