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日志

看视频撞上了课标1卷37题“青藏铁路导热棒”

热度 1已有 1638 次阅读2015-6-11 12:01 |个人分类:地理教学|系统分类:教育教学| 青藏铁路

                                              地理赵
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 看了我省所使用的新课标全国1卷37题,里面提到了“青藏铁路导热棒” 。    
 回忆起来上学期给任教的高二年级学生播放了视频《冻结的大地》,里面就专门讲解了这个哦!   
以后,我们的《看电影学地理》还坚持? 
2015年新课标全国卷37题“青藏铁路导热棒” 
【考题呈现

【视频回顾】
CCTV--10 《地理中国》栏目  2014年12月05日  
“冻结的大地”

网络收看地址    http://travel.cntv.cn/2014/12/05/VIDE1417780324526487.shtml

 视频解说词(来自网络)

中国西南部西藏可可西里,离天堂最近的地方,白雪皑皑的雪山、碧蓝纯净的湖泊、一望无际的草原、奔跑嬉戏的藏羚羊、翱翔天际的雄鹰,这是我们所能想象到的天堂。然而真实的可可西里也有其地狱般的一面,这里海拔高,高寒、缺氧、干旱、是地球第三极,中国最大的无人区。高原上广泛分布着冻土,恶劣的气候条件,极端的生存环境给在周边生活得人们带来极其残酷的考验。其中最严酷的考验是这里多年冻土广布,给城镇交通工程建设带来了极大的困难。

首先对冻土的概念加以解释,最通俗的列子就是在每年北方的冬季,如果在挖地表土的时候,原本松软的土壤会变得特别坚硬,这是因为土壤中含有大量的水分,在温度达到零摄氏度以下时就会冻结成冰晶存在于土壤中,使土壤质地变得坚硬。而在一些较高的纬度地区以及海拔较高的地区,由于常年温度较低,于是就形成了冻土。青藏高原地区海拔高,气温较低,是冻土形成的主要地区。根据东突的冻土的冻融状况,可以将冻土分层,冻土上部一定厚度的称为活动层,下部称为永冻层。活动层中的冻土具有随季节的变化发生冻融交替的季节变化,而永冻层则不会发生融化,它的温度常年低于零摄氏度,土壤呈固结状态。而对于人类工程建设影响最为直接的是活动层,由于活动成的季节笑容变化,致使公路铁路路基发生沉降,这给人们的交通出行及工程建设带来不利的影响。而西藏地区一直以来都没有火车通行,出资金外更重要的是技术难题,其中攻破冻土的技术难题是最重要的问题之一。

经过中国人民长期艰苦的努力,2006年青藏铁路开始通车,结束了西藏一直以来都没有火车的历史,对于中国来说这是极其伟大的创举。火车的通行一方面加强了西藏于中国其他地方的联系,带动西藏地区经济发展,同时对于社会稳定也具有积极的意义。另一方面在世界上海拔最高的地方,中国人民解决了高原上恶劣的自然条件带来的技术难题。列如其中的冻土难题,根据冻土的结构变化等特点,技术人员在铁路建设的过程中,在路及地下安装热棒,通过特棒来进行对冻土温度及冻融的调节。

    夏季由于温度升高,活动式冻土开始融化散热,当温度在地表集中,由于路基阻碍了温度向外扩散,这时热棒就开始发挥作用,热棒的导热性很强,于是温度被热棒吸收,热量通过热棒输送出去。热棒当中的的气态氨冷却后一液体的形式流回棒底,在进行下一轮的热交换。这样就保证了地基下活动冻土层保持在一定的温度,不至于温度太高而发生融化而导致路基发生变形。而热棒技术的原理很简单那就是物体液化散热,汽化吸热的原理。热棒技术除了被用在铁路建设上,还被用在了公路建设中,以此来保护公路的路面,确保出行安全。除了热榜技术解决冻土难题外,在一些地方也采用了铺设旱桥的办法,这些地区一半都属于富冰冻土层,一旦活动层融化,对路基的损坏时相当大的。再这样的地区采取架设旱桥的办法,每个桥墩的深度都达到永冻层的深度,永冻层不会发生融化现象,桥墩就相对较为结实牢固。
 

冻土除了给人类工程带来诸多不便的同时,还给人类带来了许多的能源资源,可以造福于人类。那就是在冻土层之下埋藏着较为丰富的可燃冰。为了探个究竟记者驱车来到了有中科院吴教授带领的研究小祖,高原人迹罕至、人烟稀少看到我们一行人的到来,给在这里研究的人们带来了不少的激动惊喜。据了解吴教授带领的这支研究队已经在这荒原之上驻扎了近四个月,研究之艰辛可想而知。在研究队的勘探井边,我们注意到在排水沟里有很多的气泡,吴教授告诉我们这是因为地下的可燃冰在巨大的摩擦热过程中早已汽化,于是就会看到这么多的小气泡。他还给我们解释说,可燃冰是天然气存在的一种形式,当温度达到冰点或冰点以下,气压达到三十个大气压是天然气就会结晶,以晶体的形式保存下来。可燃冰的形成必须要同时满足上述两个条件才可以形成。而冻土是形成它的一个有利环境,冻土埋藏深度在海拔较高的地区均较深,而且厚度也大,这就为可燃冰的形成提供了充足的压力条件。永冻层底板冻土温度常年在零摄氏度或以下,于是就会形成可燃冰。吴教授还现场采集样本给我们做实验,他在去年钻的孔旁收集了一袋气体,之后通过蜡烛点燃它,我们发现蜡烛的火苗变得更大而且颜色也很蓝。吴教授说这代气体里边含有甲烷、氮气以及少量的二氧化碳。后经过专业的一起测定,果然是这样的。据估计西藏地区地下含有丰富的可燃冰资源,足够中国用九十年。这些能源资源燃烧率高、污染小、利用率大,是不可多得的理想能源。因此在未来可燃冰资源前景十分乐观。

    结束了冻土之行,心中充满着无限的感慨敬畏之情,一方面还依然沉醉在可可西里天堂般的美丽环境之中,另一方面也对冻土的利弊有了更深刻的认识。大自然总是在给人以磨难的同时赋予人更多的补偿。我们说人类的智慧来源于自然,反过来自然也给予人类无限的馈赠。 

 

发表评论 评论 (5 个评论)

回复 hellozhanghuan 2015-7-21 16:16
超级棒,终于明白了原理!
回复 hellozhanghuan 2015-7-22 07:54
仔细研究了下,发现视频的表述和高考的答案相悖,如果按倒数第三段的描述, 岂不是热棒是夏季工作,高考题的答案可是冬季呀!
回复 hellozhanghuan 2015-7-22 07:55
http://www.xingyun.org.cn/home.php?mod=space&uid=1479&do=blog&quickforward=1&id=13880485 欢迎讨论,指点迷津。
回复 zwj0371 2015-7-22 15:54
我原来发布的是转自网上的文章。
又查询了下,可以看看:
新华网天津频道11月28日电 冻土问题是世界级的工程难题,也是青藏铁路建设成败的关键。在青藏铁路要建设的1110公里新线  
中,有大约一半的路程要经过多年冻土地段。青藏铁路建设围绕冻土问题开展科技攻关,取得了阶段性的成果。如对冻土路基采用片石通风,片石通风护道,热棒技术,铺设保温板等措施;对极不稳定的冻土地段还采取以桥代路,桥梁工程大量采用桩基础;隧道工程在衬砌中设置防水保温层,使用耐久性水泥,提高混凝土结构耐久性,已完工程合格率达到100%,优良率90%以上。
  记者日前在位于唐古拉山无人区的青藏铁路中铁十八局集团安多车站施工现场看到,工人们正在利用机械将一根根碗口粗的铁棒深深地插入路基。这是我国首次大规模利用热棒技术解决高海拔寒冷地带多年冻土铁路的路基稳定问题。 据介绍,热棒(又叫无芯重力式热管、热虹吸管)是一种高效热导装置,具有独特的单向传热性能——热量只能从地面下端向地面上端传输,反向不能传热。大规模使用热棒后可以保持青藏铁路沿线多年冻土处于良好的冻结状态。

  新闻背景:热棒制冷技术是一种利用液汽转换对流和循环来实现热量传输的系统,是无源冷却系统中热量传输效率最高的装置。它具有传热能力大、传热温差小、启动温度低、均温性能好以及单向传热和安全经济等特点。

  热棒由一根密封的钢管组成,里面充以液态氮,钢管的上部装有散热叶片,称之为冷凝段,置于大气中;钢管的下部埋入地基多年冻土中,称为蒸发段。当蒸发段与冷凝段之间存在温差时,蒸发段的液态氮吸热蒸发成气体,在气压差作用下蒸汽沿管内空隙上升至冷凝段,与较冷的管壁接触放出汽化潜热,冷凝成液体。在重力作用下,冷凝液态氮沿管壁流回蒸发段再吸热蒸发。如此往复循环,将地层中的热量传输到大气中,从而降低多年冻土的地温,以防止多年冻土发生融化,从而达到改善路基土体力学特征的目的。热棒技术在解决青藏铁路建设冻土问题中达到了满意的效果;通过热棒技术冷却青藏铁路路基、增加路基冷储量是可行的;可以在高原多年冻土路基处理的工点设计中采用热棒技术。
回复 zwj0371 2015-7-22 15:56
热棒在青藏铁路多年冻土区路基中的应用   http://wenku.baidu.com/link?url=-pprWGzgRl6CC6duinuYakrmNY1LSFQBrTLKirWuh6PLw1fIHIpuykM2YZ8mrIOmu1bTcO_Mroq1aMDoGOuv2bubdftrRy3rxVeVF4RLCbq

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