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高原“魔法棒”

天堑变通途，高原不再追远——青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，是中国新世纪四大工程之一。

在青藏铁路修建时遇到的最大问题就是冻土对路基的影响，冻土是一种低于零度，含有冰的岩石和土壤层，对于季节温度变化非常敏感，如果在冻土区修建铁路，在寒冷的时候很容易被鼓起的冻土层顶起，也就是“冻胀”现象；而在夏季，由于青藏高原地区纬度较低，获太阳辐射多、地表温度高，会致使冻土层融化，地面变软，铁路地基会发生沉降，一升一降，火车极易脱轨。

青藏铁路建设者创造性地提出了“主动降温、冷却路基、保护冻土”的新思路，采用了热捧新技术等措施。热捧是一根内部填充液体工质，外部带有散热翅片的无缝金属管，全长可达7-8米。我们看到露出地面2米左右的部分称为冷凝段，还有近三分之二的部分埋藏在土壤之下，称为蒸发段，如图所示。

  

热棒是一种具有高导热性能的装置，无需额外动力，只要有温差，就可进行热量的转移，其工作原理如图所示，当冷凝段温度低于蒸发段温度时，蒸发段的液体工质汽化，在压差作用下，蒸汽沿管内空腔上升至冷凝段；在冷凝段，由于温度低，蒸气遇冷凝结成液体并放出热量，在重力作用下，液体工质沿管壁回流蒸发段，再吸热汽化。如此往复循环，地下的热量就会被源源不断地传送到空气中，以此给土地降温，当冷凝段温度高于蒸发段温度时，热棒停止工作，所以大气中的热量不能通过热棒传至冻土中。正是由于热棒的这个特点，才能使多年冻土层变厚，冻土的强度不断增大，减小了冻土路基的下沉，堪称“魔棒”。

  

如今，热棒技术已经运用到了民用建筑、公路工程、铁路工程、机场跑道、水库大坝等诸多工程。相信在未来，热棒也会应用到更多的领域，推动工业工程的快速发展。

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