冷却塔为何如此设计？ 有什么优点？
这个问题其实很让人困惑，因为各种因素交织在一起，里面其实隐藏着几个不同的问题：
以下是主次因素及其他原因分析：
首先，最早的冷却塔有各种形状，如直筒、八角筒等。
早期各种形状的冷却塔
1915年Iterson首次发明双曲面塔架后，这种配置很快在火力发电站中流行起来。 那么为什么会出现这样的变化呢？ 答案是规模，随着大型火力/核电站的出现，自然通风的双曲面冷却塔应运而生。
这是一条关系链： 1、电站装机容量增加 - 2、需要建更大的冷却塔 - 3、冷却能力直接受面积和高度影响，所以冷却塔必须更高、更高较大 - 4.高筒体 结构很不稳定，即使建成，成本也很高——5 建造大型冷却塔需要采用经济的手段——6 双曲面塔最经济
1和2就不用解释了，流程3需要一个公式，即冷却能力（单位面积的抽力）只与冷却塔的高度和内外气体密度差有关。 因此，冷却塔越建越高。 现在的塔一般都在100米以上，新建的塔都在160米以上，甚至还有不少200米以上的塔。
这就造成了4中的问题。无论是混凝土还是钢结构，200米高的直墙都是非常不稳定的。 为了使其能承受风阻和变形，必须加厚或添加大量钢筋。 最终，一座塔会看起来像摩天大楼一样，成本是难以接受的。
因此，5、我们必须找到一种经济的方式来降低冷却塔的成本，冷却塔是贝壳形的曲面结构，这意味着曲率可以产生强度。
这是因为表面的高斯曲率不为零。 从伟大数学家高斯提出的“Egregium定理”可以推导出来：你可以随意弯曲一个曲面，只要不拉伸、压缩或撕裂它，高斯曲率就会恒定。 它不会改变。 可见：你拿起披萨的方式很可能是错误的。
换句话说，对于高斯曲率非零的结构，只有在被撕裂或超过材料的承载能力时，高斯曲率才会发生变化。 因此，曲面的结构强度和抗变形能力很强。
因此我们想把冷却塔建造成弧形。 这里需要注意的是，圆柱体和圆锥体结构的高斯曲率都是0，这意味着平坦的表面可以卷成圆柱体或圆锥体，因此其强度不如其他曲面。
从左到右：负高斯曲率曲面（双曲面）、零高斯曲率曲面（圆柱）、正高斯曲率曲面（球面）。
所有薄壳曲面结构均具有强度高、节省材料的特点。 还有其他形状和材料的冷却塔。 对结构的探索是无止境的。
华电土默特右旗热电厂银光闪闪的钢制冷却塔十分抢眼
目前，典型的大型冷却塔高约150m，底部直径约150m。 也就是说，它的底部可以容纳一个足球场。 不过它的厚度很薄，最薄处只有20厘米。 如果冷却塔按比例缩小到鸡蛋壳的直径，它甚至比鸡蛋壳还要薄，只有鸡蛋壳厚度的1/5。
那么为什么双曲面结构是最经济的呢？
首先，根据冷却塔的结构可以看出，中间收窄的设计使得在相同喷水面积的情况下，进风面积更大，有利于增加风量。 因此，该表面应该是内弯曲的（负高斯曲率）。
很多答案都提到双曲面最节省材料。 一位回答说：
图中冷却塔的形状是双曲面。 已知底面和顶面均为圆时，计算连续连接面的最小表面积。 求解方程时，会发现连接面是一个旋转双曲函数面。 因此，冷却塔设计为双曲面形状的最大好处是：
相同的冷却能力（相同的底面和顶面尺寸、相同的高度、相同的冷却介质共同决定相同的最大冷却能力），用最少的材料建造塔。 （可以近似认为，壁厚一定时，用料量与表面积成正比）
这其实是错误的。 连续连通曲面的最小表面积是一个“最小曲面”问题。 德国数学家欧拉在他 1744 年的论文中解决了这个问题。 “悬链面”是指表面积最小的旋转。 曲面，悬链线曲面是通过悬链线绕其准线旋转而获得的。
双曲面是由双曲线绕准线生成（也可以由直线绕非共面准线生成），因此两个曲面看起来形状相似，但完全不同。
紫色是双曲线，橙色是悬链线
双曲面之所以经济，并不是因为它最节省材料，而是因为它的施工方法。 双曲面是由直线通过连续运动而构成的直纹面。 这是其最重要的几何性质。
可见，直线绕轴旋转形成双曲面。
因此，钢筋在布置时不需要弯曲，即可以与空间上的对角直线平行。
广州塔又称“小腰”广州塔钢结构，每根主钢梁都是笔直的
因此，1915年荷兰工程师伊特森实施这一方案后，双曲面冷却塔开始流行。 当然，现在随着尺寸的增大，双曲线冷却塔的施工方式是分段混凝土现浇。
世界上最早的双曲面冷却塔的建造过程
经过多年的工程实践，这种结构的力学性能和防风性能得到了很好的检验，成为冷却塔最常见的形式。 因此，双曲面的使用也是历史惯性。
事实上，在工程实践中，并不完全根据曲面的几何形状进行构造。 实际施工中，曲面多采用分段施工。 给出了圆柱壁母线的半径和壁厚，然后通过多节扁钢模板进行近似。
因此，严格来说，其最终形状与双曲母线不同。 今天的塔形是优化设计、工程实践和施工习惯相互作用的结果，将不同于几何双曲面。
上述波兰Kozienice电站的冷却塔在其最初的几何形状和施工设计图纸上略有不同。
中间向内弯曲的结构还有一个附加功能，即文丘里效应。 气流通道的变窄可以提高气体的速度，有助于提高蒸发器附近的气体的速度。 然而，这部分内容值得商榷。 据一些资料显示，这部分他的贡献很小，他得请流体力学专业答辩者来澄清他的疑惑。
广州塔塔身最终设计为椭圆形渐变网格结构。 它的形状、空间和结构是由两个向上旋转的椭圆形钢壳的变化而产生的，一个在基础平面上，一个在假想的450米高的平面上。 在顶部，两个椭圆相互扭曲135度，两个椭圆在腰部扭曲收缩。
塔体漏风孔整体网络化，可有效降低塔体体积和风荷载。 塔身采用特殊的一级抗震设计，可抵御7.8级地震和12级台风，设计使用寿命100年以上。
广州塔的塔身从下到上有大小变化。 其中，底部椭圆直径约为60米×80米，长宽比为7.5； 椭圆中间最细处的直径约为30米，长宽比为7.3。 上椭圆的直径约为 40.5 米 x 54 米。 24根柱子间隔等距，协调统一。
广州塔外部钢结构体系由24根相交柱、斜撑和环组成。 柱子间隔相等并排列成环形。
广州塔通体采用大量网状漏风腔广州塔钢结构，并配有特制透明玻璃漏风窗。 该视图是由两个顶部较小、底部较大的椭球体扭转形成的。 外部钢结构系统由24根立柱、斜撑和环组成。 构成。
广州塔整体采用不同比例的对比，提升整体立面形象。 细节处理必须基于全局。 由于塔的中部较高，不方便用肉眼观察细节，但外观中部最细致的部分却给人一种突出的感觉。
此外，由于广州新电视塔位于飞机转弯区域，根据规定，飞机在航路位置300米范围内不能有障碍物。 飞机在新电视塔上空的飞行高度为海拔900米。 因此，为了保证飞机飞行的安全，塔顶天线也进行了细化。 目前已从塔顶天线撤出10米，最终高度为600米。
