为什么火力发电厂的冷却塔要设计成双曲线的形状?


如题,为什么冷却塔要设计成双曲线的形状?我原来以为这个只是长得很像双曲线而已,后来了解到还真的是严格的双曲线能取得最好的效果。。。
求一个稍微物理一点的解释!!!

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4个答案
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oT_To建筑师 B.Arch

2013-10-28 19:42

都不对,以前学暖通的时候专门讲过这个问题,后来学建筑的时候在结构课程上也讲过,原因是“白努力”方程:

[url=http://zhidao.baidu.com/search?word=%E5%86%B7%E5%8D%B4%E5%A1%94&fr=qb_search_exp&ie=utf8]冷却塔[/url]做成[url=http://zhidao.baidu.com/search?word=%E5%8F%8C%E6%9B%B2%E7%BA%BF&fr=qb_search_exp&ie=utf8]双曲线[/url]形的是为了提高冷却的效率,底部有最大的圆周,可以最大限度地进入[url=http://zhidao.baidu.com/search?word=%E5%86%B7%E7%A9%BA%E6%B0%94&fr=qb_search_exp&ie=utf8]冷空气[/url],[url=http://zhidao.baidu.com/search?word=%E5%86%B7%E7%A9%BA%E6%B0%94&fr=qb_search_exp&ie=utf8]冷空气[/url]到达最细部位时,接触热水,这时首先由于管径变小,空气流速加快,可以尽快的带走热水中的热量,其次由于管径变小,[url=http://zhidao.baidu.com/search?word=%E5%86%B7%E7%A9%BA%E6%B0%94&fr=qb_search_exp&ie=utf8]冷空气[/url]的体积也受到压缩,故压力也有增加,而压力增加流体的含热能力会随之增加,于是在细腰部冷空气可以最大限度的吸收热水的热量从而使热水冷却。到了最上部,管径再次扩大,已携带了大量热量的空气由于速度减慢,压力减小,又将所含的热量释放出来形成白色的水蒸气。


19世纪中叶,人们在煤矿开发过程中首次提出冷却塔的概念。
20世纪初,世界上最早的钢筋混凝土冷却塔由时任荷兰国家矿产部的学者Frederik Von Iterson提出。
1918年,经过Iterson的不懈努力,其提出的双曲线旋转薄壳冷却塔终于成为了现实。
英国最早使用这种冷却塔。20世纪30年代以来在各国广泛应用,40年代在中国东北抚顺电厂、阜新电厂先后建成双曲线型冷却塔群。

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傅里叶变黄油猫软件工程师,应用数学专业

2013-10-28 14:36

当建筑的外围要承重、维持结构,这是个既简单又牢固的结构。广州塔也是采用这种结构,既实用又美观。每一条承重的柱子都是直的,“一扭”就成了双曲面。

@oT_To : 冷却塔中间细上下粗可以提高散热效率,参见其答案。

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复制粘贴自中文维基:大多數發電廠的冷卻塔結構都是單葉雙曲面形狀。由於單葉雙曲面是一種雙重直紋曲面(Ruled surface),它可以用直的鋼樑建造。這樣既可減少風的阻力,又可以用最少的材料來維持結構的完整。

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在已知底面和顶面是圆形的情况下算连接面的最小表面积,解欧拉方程就会发现连接面是双曲函数旋转面,另外,慕尼黑奥林匹克体育场的造型设计就是采用了最小表面积的顶面,造型既很美观又体现了德国人的数学功底...

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