上次在核電廠的結構中有介紹到冷卻塔(Cooling tower)
今天我們就來好好仔細研究它吧！
首先我們先來看看冷卻塔的長相
冷卻塔是火力及核能發電廠的循環水冷卻裝置
根據其通風方式，可以分為兩種
一種是自然通風冷卻塔，另一種是機力通風冷卻塔
大多數發電廠的冷卻塔結構都是單葉雙曲面形狀
首先，來談談冷卻塔的主要功能
冷卻塔的主要功能是來解決發電時產生的廢熱
核反應爐需要冷卻，典型的是用水來冷卻（有時不是直接的）
使用水來將能量從一個熱源帶走，需要一個冷源，這個過程叫做蘭金循環（Rankine cycle）
而能通過蘭金循環來轉化為能量的熱是有限度的
多餘的熱量需要當作廢熱來排放掉
這時就需要冷卻水了
再來，我們來看一下冷卻塔的原理
經過加熱後的水，被送到冷卻塔之中
因為有乾燥的空氣送進來
與這些熱水結合
部分的水就蒸發成為溫暖且潮濕的水蒸氣向外飄散出去
而其他的水則是凝結成為冷水
掉到最底下的儲存槽
然後經過管線再回到核子反應爐的循環之中
在極熱的天氣中，用電量是最高的
但是這時核電站的發電量卻可能會下降
因為核電站中冷卻水的溫度會變得更高，這樣它的冷卻效率就會降低
因此就會造成發電量受限的結果
看完了生硬的知識之後，來一點有趣的吧！
到底什麼冷卻塔的形狀要設計成單葉雙曲面形狀呢？
而單葉雙曲面形狀究竟是什麼呢？
就讓我來說明一下
首先雙曲面有分兩種，單葉雙曲面跟雙葉雙曲面
我們先想像一個雙曲線
它的實軸包含了雙曲線的兩個焦點
繞著實軸，旋轉此雙曲線
就可以得到旋轉雙葉雙曲面
而下面這張圖則是單葉雙曲面
我們先想像試想一個雙曲線
它的實軸包含了雙曲線的兩個焦點
繞著實軸，旋轉此雙曲線
就可以得到旋轉雙葉雙曲面
而虛軸則是兩個焦點的中分線
繞著虛軸，旋轉此雙曲線
就可以得到旋轉單葉雙曲面
而為什麼要將冷卻塔設計成單葉雙曲面呢？
主要原因是由於單葉雙曲面是一種雙重直紋曲面 (ruled surface)
一個單葉雙曲面
每一根絲線都是直線
曲面的每一點
都有兩根包含於曲面的直線經過
所以，這表示出單葉雙曲面是個雙重直紋曲面
而他們可以用直的鋼樑建造
這樣，會減少風的阻力
同時，也可以用最少的材料來維持結構的完整
因此核電廠的設計就採用單葉雙曲面的模式
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