Пожертвуйте сейчас программе помощи при стихийных бедствиях

Помогите людям, пострадавшим от больших и малых бедствий.

/ content / redcross / en / get-help / how-to-prepare-for-аварии / типы-чрезвычайные ситуации / winter-storm / замороженные трубы

Введение в методы размораживания холодильного оборудования

Холодильные системы, работающие с насыщенными температурами всасывания ниже точки замерзания, в конечном итоге будут испытывать скопление инея на трубках и ребрах испарителя.Мороз служит изолятором между теплом, передаваемым из помещения, и хладагентом, что приводит к снижению эффективности испарителя. Для периодического удаления инея с поверхности змеевика необходимо использовать определенные методы.
Холодильные методы размораживания могут включать в себя, помимо прочего, размораживание в выключенном состоянии или воздушное размораживание и электрическое размораживание, о которых говорилось в Части I в HPAC, февраль 2017 г., и газовое, которое будет обсуждаться в этой статье. Модификации этих базовых схем размораживания добавляют еще один уровень сложности для обслуживающего персонала.При правильной настройке все методы позволят достичь желаемого результата — растапливания инея. Если цикл оттаивания настроен неправильно, возникающие неполные оттаивания (и снижение эффективности испарителя) могут вызвать превышение заданной температуры в охлаждаемом помещении, обратный поток хладагента или проблемы с замораживанием масла.

ГАЗОВОЕ РАЗМОРАЖИВАНИЕ
Газовое размораживание использует внутреннюю энергию системы для размораживания испарителя, используя естественный высокотемпературный выпускной пар для добавления необходимого тепла, необходимого для выполнения цикла размораживания.На протяжении многих лет в холодильных системах использовалось несколько различных методов подачи горячего газа в испаритель. К ним относятся: обратный цикл, трехтрубный и обратный поток. Каждый из этих методов был усовершенствован, поскольку различные производители усовершенствовали операцию в соответствии со своими потребностями.
Обратный цикл: Когда думаешь о стиле оттаивания с обратным циклом, часто на ум приходит тепловой насос. Во время нормального цикла охлаждения система действует так же, как и любая другая система DX, в которой конденсатор обеспечивает жидкий хладагент, который будет питать TEV системы.TEVs дозируют хладагент в испаритель в зависимости от нагрузки, что приводит к эффекту охлаждения. В системах, где температура всасывания насыщенного испарителя ниже 32 ° F, на ребрах и трубах испарителя будет образовываться иней. Для этого метода требуется четырехходовой реверсивный клапан, который позволяет реверсировать поток хладагента в системе при инициализации цикла оттаивания. Пар на выходе компрессора теперь направляется назад через испаритель, конденсируя пар под высоким давлением в жидкость и таяя при этом наросты инея.Вновь созданный жидкий хладагент теперь необходимо пропустить через расширительное устройство и дать ему возможность испариться при прохождении в обратном направлении через конденсатор, прежде чем он вернется в виде пара низкого давления во всасывающую систему компрессора.
Этот метод приводит к более быстрому размораживанию, но необходимо соблюдать некоторые меры предосторожности при проектировании и эксплуатации. Во-первых, для успешного расширения жидкого хладагента в обоих режимах системе потребуются два расширительных клапана и ряд обратных клапанов. В системах, в которых используется распределитель хладагента, отверстие форсунки не будет иметь достаточного размера, чтобы позволить размораживающему газу проходить через него без чрезмерного падения давления.Боковой выпускной распределитель (или стандартный распределитель с дополнительным боковым соединителем) должен использоваться, чтобы позволить размораживающему газу обтекать сопло распределителя. В моноблочных системах с одним испарителем и без ресивера жидкости одно расширительное устройство (предназначенное для работы в режиме обратного потока) может использоваться для питания как внутреннего, так и внешнего змеевиков. В этом случае рекомендуется либо сбалансированный порт, либо электрический расширительный клапан, который должен быть расположен в общей жидкостной линии между испарителем и конденсатором.Кроме того, если используется соленоид откачки жидкости, он также должен быть рассчитан на работу с обратным потоком. В общем жидкостном трубопроводе необходим специальный двухпоточный фильтр-осушитель. Если используется всасывающий фильтр или если во время процедуры очистки был добавлен всасывающий фильтр-осушитель, его необходимо установить на всасывающей линии между реверсивным клапаном и компрессором.
Три трубы: Этот метод оттаивания назван в честь добавления отдельной третьей трубы, проходящей между компрессорной стойкой и испарителем (ами), то есть трубой подачи газа оттаивания.Горячий газ отбирается на выходе компрессора и подается на вход испарителя, но после ТЭВ. И снова у нас есть конденсация хладагента из размораживающего газа. По мере того, как он течет вперед через испаритель, его тепловая энергия передается накоплению инея на ребрах и трубках испарителя. Этой жидкости некуда идти, кроме как обратно в компрессор, поэтому обычно требуется аккумулятор соответствующего размера.

Выпуск газа с дифференциальным клапаном на выходе

Одним из недостатков систем с одним испарителем, использующих оттаивание горячим газом, является устранение любой значимой нагрузки на компрессор во время цикла оттаивания.Поскольку испаритель принимает горячий газ на входе и действует как конденсатор в процессе таяния накопившегося инея, цикл охлаждения не может продолжаться долго без нагрузки охлаждения. Таким образом, продолжительность размораживания должна быть чрезвычайно короткой в ​​системах с одним испарителем, или необходимо использовать какой-либо метод увеличения ложной нагрузки на компрессор (подробнее об этом чуть позже). При наличии нескольких испарителей, подключенных к общей всасывающей линии, это может быть достигнуто путем ограничения количества контуров при размораживании в любой момент времени — обычно не более 25%.Это обеспечит достаточную нагрузку на компрессор для генерирования достаточно высокотемпературного нагнетаемого пара для выполнения цикла оттаивания.
Kramer Thermobank: Еще одно уникальное решение для газового размораживания в отрасли было представлено как система Kramer Thermobank. Его конструкция успешно решила проблему ограниченной доступности высокотемпературного нагнетаемого пара для размораживания систем с одним испарителем. Во время нормального цикла охлаждения выпускная линия проходит через теплообменник, содержащий статический объем гликоля.Этот теплообменник уместно называется Thermobank. Оттаивание выполняется по типичной трехтрубной схеме, но серия соленоидных клапанов позволяет жидкости, образующейся в испарителе, проходить через «термобанк», прежде чем вернуться на всасывание компрессора. Этот источник тепла обеспечивает необходимую нагрузку, чтобы заставить жидкость претерпеть изменение состояния (в пар), позволяя продолжить цикл охлаждения. Дополнительным преимуществом является то, что процесс нагрева Thermobank служит для снижения температуры пара на выходе компрессора.
Оттайка с обратным потоком — горячий газ: Поскольку в супермаркетах протяженность трубопроводов относительно велика, газовая оттайка обычно имеет форму оттаивания с обратным потоком. В этом способе используется всасывающая линия существующего контура для подачи потока выходящего пара в обратном направлении через систему испарителя. Выпускаемый пар из общей выпускной линии подается по трубопроводу в коллектор оттаивания, который затем подает пар оттаивания в каждый отдельный контур испарителя через электромагнитный клапан оттайки.
Для обеспечения обратного потока регулятор линии всасывания должен быть установлен перед общим всасывающим коллектором и электрически закрыт во время цикла размораживания, в противном случае выпускаемый пар пойдет по пути наименьшего сопротивления и потечет к всасывающему коллектору компрессора. Регулятор всасывания может быть любым из следующего: всасывающий соленоидный клапан, регулятор давления испарителя (EPR) или электрический регулятор давления испарителя (EEPR). Газ под высоким давлением протекает в обратном направлении через всасывающий трубопровод низкого давления и испаритель и в конечном итоге выходит в жидкостной коллектор через обратные клапаны вокруг ТРВ и электромагнитного клапана жидкостной линии.
Обратный поток хладагента из линии нагнетания обратно через испаритель к жидкостному коллектору не может быть гарантирован без некоторого изменения потока. Хладагент всегда течет от высокого давления к низкому. Таким образом, нагнетаемый пар, подаваемый в испаритель для размораживания, всегда должен иметь более высокое давление, чем давление в коллекторе жидкости, даже если они оба находятся на «стороне высокого давления» системы. Разумеется, существует естественная разница давлений между выпускным и жидкостным коллекторами из-за обычных потерь в трубопроводе на трение, но это не будет достаточным перепадом давления для достижения необходимого потока выпускаемого пара для своевременного и адекватного оттаивания.Следовательно, клапан, способный обеспечивать перепад давления, должен быть установлен где-то между коллектором оттайки и коллектором жидкости.
Этот клапан известен как дифференциальный клапан размораживания. В традиционной системе оттаивания горячим газом дифференциальный клапан оттайки размещается либо в линии нагнетания (после маслоотделителя), либо в линии жидкости (перед коллектором жидкости).
Обратите внимание, что в более старых системах перепад давления в жидкостной линии достигался за счет использования дифференциального обратного клапана, подключенного параллельно соленоидному клапану главной жидкостной линии.Во время цикла оттаивания главный соленоидный клапан на жидкостной линии будет обесточен, и хладагент будет проходить через дифференциальный обратный клапан. Предварительно установленный номинал дифференциального обратного клапана будет определять перепад давления, доступный для оттаивания.
Как следует из названия, дифференциальные клапаны оттаивания настроены на поддержание разницы между подачей выпускаемого пара для оттаивания и коллектора жидкости. В случае нагнетательного дифференциального клапана входное отверстие (нагнетание) настроено примерно на 20 фунтов на квадратный дюйм выше, чем место, где находится пилотная линия (приемник).Поскольку клапан гарантирует, что выпускной пар на 20 фунтов на квадратный дюйм выше давления в приемнике, газ теперь имеет достаточный перепад давления, чтобы двигаться назад через испаритель. Дифференциальный регулятор жидкости работает примерно так же, за исключением того, что он установлен в жидкостной линии перед жидкостным коллектором и поддерживает дифференциал на его входе и выходе. Обе конструкции включают функцию электрического открытия, которая позволяет клапану полностью открываться для минимального падения давления в периоды, когда системы испарителя не оттаивают.
Когда таймер размораживания запускает цикл размораживания, одновременно происходит несколько событий. Регулятор линии всасывания закрывается за счет обесточивания своей пилотной соленоидной катушки, предотвращая попадание паров высокого давления во всасывающий коллектор. Жидкостный соленоидный клапан обесточивается, и на электромагнитный клапан оттаивания контура подается питание, открываясь и подавая выпускаемый пар на впуск испарителя, что инициирует оттаивание. Дифференциальный клапан нагнетания также электрически переключается в свой дифференциальный режим, обеспечивая необходимый перепад давления для обеспечения своевременного и полного размораживания.Поступающий на выходе пар конденсируется в жидкость по мере того, как его теплосодержание передается к трубам и ребрам испарителя, расплавляя накопившийся в процессе иней. В идеале вновь образованная жидкость попадает в коллектор для жидкости, где ее можно использовать для подачи в ящики, все еще находящиеся в режиме охлаждения.
Инженеры-проектировщики систем всегда озабочены сценарием «что, если», когда компонент системы выходит из строя. Что касается дифференциального клапана жидкостного размораживания, существуют две точки зрения относительно того, в каком режиме этот клапан работает в случае отказа электромагнитного клапана.
В некоторых приложениях будет использоваться дифференциальный клапан, который находится в дифференциальном режиме, когда катушка находится под напряжением. Если произойдет сбой змеевика, система будет работать в соответствии с проектом в режиме охлаждения, но не будет обеспечивать какой-либо дифференциал для целей размораживания. Системы, использующие газовое размораживание, не смогут поддерживать адекватную температуру из-за чрезмерного образования инея на испарителях, поэтому последуют обращения в службу поддержки.
В других приложениях будет использоваться дифференциальный клапан, который находится в дифференциальном режиме, когда катушка обесточена.Если на этом клапане произойдет отказ змеевика, возникнут проблемы с аномальным падением давления в жидкостной линии. Без достаточного количества переохлаждения для предотвращения вспыхивания хладагента вся система не сможет поддерживать расчетные температурные условия, что снова требует обращения в сервисный центр. Если имеется достаточное переохлаждение для предотвращения всплеска жидкости, этот сбой может оставаться незамеченным в течение некоторого времени, поскольку будет постоянный дифференциал, доступный всякий раз, когда какая-либо система переходит в цикл размораживания.

Оттайка Koolgas с жидкостным дифференциальным клапаном

Размораживание Koolgas: Компания Hussmann предлагает запатентованный вариант стандартного цикла размораживания горячим газом с обратным потоком.По своей конструкции коллектор размораживания снабжается насыщенным паром из верхней части ресивера, а не перегретым паром из выпускной линии. Этот «Koolgas» помогает минимизировать тепловое расширение, которое происходит при воздействии на холодную линию всасывания повышенных температур размораживающего газа.
Кроме того, при использовании насыщенного пара цикл размораживания будет быстрее, чем при использовании перегретого выпускного пара. Это может идти вразрез с логическим мышлением, учитывая, что температура выпускаемого пара значительно выше, чем температура насыщенного пара из верхней части ресивера.Однако также следует учитывать теплосодержание пара в британских тепловых единицах на фунт. Насыщенный пар из ресивера намного плотнее, чем пар разряда. Его теплосодержание на фунт больше, чем у менее плотного выпускного пара. Подумайте о пламени на спичке, которая горит где-то между 600F и 800F по сравнению с галлоном воды при 100F. Ясно, что пламя спички намного горячее воды. Из-за массы воды ее теплосодержание на фунт значительно выше. Аналогичным образом, большая масса насыщенного пара обеспечивает большее теплосодержание фиксированного внутреннего объема трубопровода испарителя, что приводит к более быстрому размораживанию.
Учитывая, что в методе Колгаса в качестве газа размораживания используется насыщенный пар из ресивера, разница между газом размораживания и жидкостным коллектором должна теперь приниматься в жидкостной линии (перед жидкостным коллектором). Это единственный способ гарантировать, что газ размораживания будет иметь более высокое давление, чем давление в коллекторе жидкости.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Двумя наиболее серьезными проблемами, связанными с оттаиванием газа с обратным потоком, являются установка дифференциального клапана и определение того, какой процент от общей производительности системы должен находиться при оттаивании в любой момент времени.Во-первых, дифференциальный клапан должен быть настроен не на систему оттаивания, а на дифференциальный режим. Это может потребовать переключения системы в дифференциальный режим путем включения / выключения питания змеевика клапана вручную (или использования системы управления энергией для запуска цикла размораживания) и закрытия шарового клапана коллектора размораживания, чтобы предотвратить попадание выпускаемого пара в систему испарителя.
Как указывалось ранее, для обеспечения обратного потока необходим перепад давления примерно 20 фунтов на квадратный дюйм. Однако потребуется дополнительный перепад давления, если компрессоры и жидкостной коллектор находятся в машинном отделении на возвышении над системами испарителя.В этом случае газ размораживания попадает в систему испарителя в виде пара, поэтому заметного повышения давления не происходит. Но газ конденсируется в системе испарителя и возвращается обратно в приподнятый жидкостный коллектор в виде жидкости. На каждый фут вертикального подъема жидкость должна перемещаться, она теряет примерно ½ фунта на квадратный дюйм, уменьшая перепад давления нетто, необходимый для правильного размораживания. Таким образом, техник должен добавить дополнительные ½ фунта на квадратный дюйм на каждый фут вертикального подъема.
Например: дифференциальный клапан настроен на поддержание дифференциала 25 фунтов на кв. Дюйм, но стойка компрессора составляет 20 футов.над уровнем земли. Этот вертикальный подъем на 20 футов приведет к потере давления 10 фунтов на квадратный дюйм, эффективно уменьшив перепад до 15 фунтов на квадратный дюйм. Дифференциальный клапан необходимо переустановить на дифференциал 35 фунтов на кв. Дюйм, чтобы компенсировать потерю давления.
Наконец, только один контур испарителя должен размораживаться в любой момент времени, и этот контур не должен составлять более 25% от общей производительности системы. Напор естественно упадет в начале оттаивания, но будет расти, когда дифференциальный клапан начнет дросселировать, сохраняя при этом свой дифференциал.При использовании жидкостного дифференциального клапана, если слишком большая часть системы одновременно находится в режиме оттаивания, клапан может потерять способность поддерживать дифференциальное давление.

ВОТ ПРОБЛЕМА
Дифференциальный клапан жидкости рассчитан на работу с полной пропускной способностью массового расхода жидкого хладагента при расчетных условиях. В периоды, когда данная система находится в режиме размораживания, потребность в массовом расходе через главный жидкостный трубопровод будет уменьшена следующим образом: любая система, все еще находящаяся в режиме охлаждения, работающая при условиях нагрузки ниже расчетных, будет уменьшать потребность в массовый расход жидкости; требование к массовому расходу жидкого хладагента для системы в режиме оттаивания будет равно нулю; а конденсированный выпускной пар из системы при размораживании течет к жидкостному коллектору и снабжает другие контуры жидким хладагентом, дополнительно уменьшая потребность в массовом расходе через дифференциальный клапан.Это уменьшение массового расхода через жидкостную линию (перед жидкостным коллектором) фактически приводит к временному завышению размеров дифференциального клапана. Если это достаточно серьезно, дифференциальный клапан может испытывать трудности в работе стабильно, что приведет к неустойчивому или низкому перепаду давления на его входе.
В летнее время легко увидеть, что нагнетаемого тепла достаточно для размораживания всего магазина. Температура нагнетания будет естественным образом повышаться с повышением температуры окружающей среды в летнее время.Это дополнительное тепловыделение, которое иначе было бы выброшено во внешнюю среду, теперь доступно для облегчения цикла оттаивания. Зимние условия создают дилемму для систем, использующих газовое размораживание. Для получения воздушного охлаждения единиц, более низкие температуры окружающей среды автоматически приводят к более низкому давлению головы, более низкой степени сжатия и высокой эффективности компрессора.
Таким образом, логично, что эти системы должны быть настроены на работу с максимально низким рабочим давлением напора. Однако существует естественное противоречие между желанием добиться экономии энергии за счет более низкого давления напора, но при этом иметь достаточное теплосодержание, доступное в парах оттаивания для надлежащего оттаивания.Существует нижний предел того, насколько можно снизить давление напора при сохранении достаточного теплосодержания пара размораживания для адекватного и своевременного цикла размораживания. Обычно это давление выше минимально допустимого напора во время цикла охлаждения, особенно если в системе не используется регенерация тепла и используются электрические расширительные клапаны (EEV).
Хотя газовое оттаивание исключает расходы на нагреватели размораживания, реле управления и / или контакторы, необходимую проводку, устанавливаемую на месте, и ежемесячные расходы на электроэнергию для питания нагревателей размораживания, оно требует, чтобы давление напора было искусственно увеличено для обеспечения адекватного теплосодержания до завершите цикл размораживания.
Можно утверждать, что система без контура рекуперации тепла, которая также требует повышенного напора в более низкие месяцы окружающей среды для выработки достаточного количества тепла в выпускаемом паре, а также использование EEV и использование электрического оттаивания может снизить давление напора зимой даже больше, чем минимальное давление напора, необходимое для правильного газового оттаивания. Это предполагает, что компрессор сконструирован соответствующим образом. В этом случае по мере снижения температуры окружающей среды наступит момент, когда экономия энергии с помощью газового размораживания может быть компенсирована штрафом за энергию для требуемого повышенного давления напора.
Предполагая, что регулирование давления напора требует именно расчет TEV, а не требования к газовой оттайке; Газовая оттайка с обратным потоком не требует дополнительных затрат энергии. В отличие от трехтрубного газового оттаивания, жидкость, образующаяся во время оттаивания с обратным потоком, фактически попадает в коллектор для жидкости и может использоваться для удовлетворения требований к охлаждению.
Итак, с точки зрения энергии, не имеет значения, используется ли выпускной пар для нагрева окружающей среды в конденсаторе или для плавления льда в испарителе.Однако дифференциальный клапан оттаивания на выходе вызывает падение давления, что приводит к более высоким степеням сжатия и дополнительному потреблению энергии.
Было бы интересно сравнить потребление энергии в данном супермаркете, использующем электрическое размораживание и газовое размораживание (с учетом необходимости поддерживать минимальное давление напора для адекватного размораживания) — возможно, в качестве темы будущей статьи.
Дэйв Демма имеет степень в области холодильной техники и работал техническим специалистом по холодильной технике, прежде чем перейти в производственный сектор, где он регулярно обучает подрядных и инженерных групп.С ним можно связаться по адресу [email protected]. Соавтор Боб Шиндлер, региональный менеджер по продажам KeepRite Refrigeration.

Трубопровод | технология | Британника

Обзор строительства трубопроводов.

Трубопровод , трубопровод, оборудованный насосами и клапанами, а также другими устройствами управления для перемещения жидкостей, газов и шламов (мелкие частицы, взвешенные в жидкости).Размеры трубопроводов варьируются от линий диаметром 2 дюйма (5 сантиметров), используемых в системах сбора нефти из скважин, до линий диаметром 30 футов (9 метров) в сетях водоснабжения и канализации большого объема. Трубопроводы обычно состоят из секций труб, сделанных из металла (, например, , сталь, чугун и алюминий), хотя некоторые сооружены из бетона, глиняных изделий и иногда из пластика. Секции свариваются вместе и в большинстве случаев прокладываются под землей.

Нефтепровод Аляски.

В большинстве стран имеется разветвленная сеть трубопроводов. Поскольку они обычно находятся вне поля зрения, их вклад в грузовые перевозки и их значение для экономики часто не осознается широкой общественностью. Тем не менее, практически вся вода, транспортируемая от очистных сооружений к индивидуальным домохозяйствам, весь природный газ от устьев скважин к индивидуальным потребителям, и практически вся транспортировка нефти на большие расстояния по суше осуществляется по трубопроводам.

Трубопроводы были предпочтительным способом транспортировки жидкости и газа по сравнению с конкурирующими видами транспорта, такими как автомобильный и железнодорожный, по нескольким причинам: они менее опасны для окружающей среды, менее подвержены хищениям и более экономичны, безопасны, удобны и надежны, чем другие режимы.Хотя транспортировка твердых веществ по трубопроводу сложнее и дороже, чем транспортировка жидкости и газа по трубопроводу, во многих ситуациях трубопроводы выбираются для транспортировки твердых веществ, начиная от угля и других минералов, на большие расстояния или для транспортировки зерна, горных пород, цемента, бетона, твердых веществ. отходы, целлюлоза, детали машин, книги и сотни других товаров на короткие расстояния. Перечень твердых грузов, перевозимых по трубопроводам, постоянно расширяется.

История

Тысячелетиями в разных частях света строились трубопроводы для подачи воды для питья и орошения.Это включает в себя древнее использование в Китае трубок из полого бамбука и использование акведуков римлянами и персами. Китайцы даже использовали бамбуковые трубы для передачи природного газа для освещения своей столицы, Пекина, еще в 400 г. до н. Э.

Обзор первого нефтепровода (1879), который пытался составить конкуренцию Standard Oil Company.

Значительное улучшение технологии трубопроводов произошло в 18 веке, когда чугунные трубы использовались в коммерческих целях. Еще одной важной вехой стало появление в 19 веке стальных труб, которые значительно повысили прочность труб всех размеров. Развитие труб из высокопрочной стали позволило транспортировать природный газ и нефть на большие расстояния. Изначально все стальные трубы нужно было соединить резьбой.Это было сложно сделать для больших труб, и они могли протекать под высоким давлением. Применение сварки для соединения труб в 20-е годы XX века позволило построить герметичные трубопроводы высокого давления и большого диаметра. Сегодня большинство трубопроводов высокого давления состоит из стальных труб со сварными соединениями.

Основные инновации с 1950 года включают внедрение высокопрочного чугуна и бетонных напорных труб большого диаметра для воды; использование труб из поливинилхлорида (ПВХ) для канализации; использование «скребков» для очистки внутренних поверхностей трубопроводов и выполнения других задач; «Дозирование» разных нефтепродуктов в общий трубопровод; применение катодной защиты для уменьшения коррозии и увеличения срока службы трубопроводов; использование технологий космической эры, таких как компьютеры, для управления трубопроводами и микроволновые станции и спутники для связи между штаб-квартирой и полем; и новые технологии и обширные меры по предотвращению и обнаружению утечек в трубопроводе.Кроме того, было изобретено или произведено множество новых устройств для облегчения строительства трубопроводов. К ним относятся большие боковые стрелы для прокладки труб, машины для бурения под реками и дорогами для перехода, машины для гибки больших труб в полевых условиях и рентгеновские лучи для обнаружения дефектов сварки.

Типы

Трубопроводы можно классифицировать по-разному. Далее трубопроводы будут классифицированы в зависимости от транспортируемого товара и типа потока жидкости.

Водопровод и канализация

Трубопроводы используются повсеместно для доставки воды от очистных сооружений к отдельным домам или зданиям.Они образуют подземную сеть из труб под городами и улицами. Водопроводы обычно прокладываются на глубине нескольких футов (один метр или более) под землей, в зависимости от линии промерзания места и необходимости защиты от случайного повреждения в результате земляных работ или строительных работ.

В современном водном хозяйстве, в то время как медные трубы обычно используются для внутреннего водопровода, в наружных водопроводах высокого давления (магистральных линиях) большого диаметра могут использоваться стальные, высокопрочные или бетонные напорные трубы.В линиях меньшего диаметра (ответвлениях) могут использоваться трубы из стали, чугуна с шаровидным графитом или ПВХ. Когда для подачи питьевой воды используются металлические трубы, внутренняя часть трубы часто имеет пластиковую или цементную облицовку для предотвращения ржавчины, которая может привести к ухудшению качества воды. Наружные поверхности металлических труб также покрывают асфальтовым покрытием и обматывают специальной лентой для уменьшения коррозии из-за контакта с определенными почвами. Кроме того, электроды постоянного тока часто размещают вдоль стальных трубопроводов в так называемой катодной защите.

Бытовые сточные воды обычно содержат 98 процентов воды и 2 процента твердых веществ. Сточные воды, транспортируемые по трубопроводу (канализационным коллекторам), обычно обладают некоторой коррозионной активностью, но находятся под низким давлением. В зависимости от давления в трубе и других условий канализационные трубы изготавливают из бетона, ПВХ, чугуна или глины. ПВХ особенно популярен для размеров менее 12 дюймов (30 сантиметров) в диаметре. В ливневой канализации большого диаметра часто используются стальные гофрированные трубы.

Размораживание поверхностей за секунды

В будущем задержка рейса из-за гололеда не будет причиной аварии.

Группа исследователей из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Университета Кюсю разработала способ чрезвычайно эффективного удаления льда и инея с поверхностей, используя менее 1% энергии и менее 0,01% времени, необходимого для традиционные методы размораживания.

Группа описывает метод в Applied Physics Letters . Вместо обычного размораживания, при котором весь лед или иней растапливается от верхнего слоя вниз, исследователи разработали метод, при котором лед растапливается там, где поверхность и лед встречаются, так что лед может просто соскользнуть.

«Работа была мотивирована большими потерями энергоэффективности в энергосистемах зданий и холодильных системах из-за необходимости периодического размораживания. Системы должны быть остановлены, рабочая жидкость нагрета, затем ее нужно снова охладить. «, — сказал автор Ненад Милькович из UIUC.«Это потребляет много энергии, если подумать о годовых эксплуатационных расходах на выполнение периодических циклов размораживания».

По мнению авторов, самый большой источник неэффективности традиционных систем заключается в том, что большая часть энергии, используемой для защиты от обледенения, идет на нагрев других компонентов системы, а не непосредственно на нагревание инея или льда. Это увеличивает потребление энергии и время простоя системы.

Вместо этого исследователи предложили подавать импульс очень сильного тока туда, где лед и поверхность встречаются, чтобы создать слой воды.Чтобы импульс достиг предполагаемого пространства, а не растапливал обнаженный лед, исследователи наносят на поверхность материала тонкое покрытие из оксида индия и олова (ITO) — проводящую пленку, часто используемую для размораживания. Затем они оставляют остальное на волю силы тяжести.

Чтобы проверить это, ученые разморозили небольшую стеклянную поверхность, охлажденную до минус 15,1 градуса Цельсия — примерно такой же холод, как самые теплые части Антарктиды, — и до минус 71 градуса Цельсия — холоднее, чем самые холодные части Антарктиды. Эти температуры были выбраны для моделирования систем отопления, вентиляции, кондиционирования и охлаждения, а также аэрокосмической отрасли соответственно.Во всех испытаниях лед удаляли с помощью импульса длительностью менее одной секунды.

В реальной трехмерной системе гравитация поддерживается воздушным потоком. «В масштабе все зависит от геометрии», — сказал Милькович. «Однако эффективность этого подхода определенно должна быть намного выше, чем у традиционных подходов».

Группа еще не изучала более сложные поверхности, такие как самолеты, но они думают, что это очевидный шаг в будущем.

«Они являются естественным продолжением, поскольку они движутся быстро, поэтому силы сдвига на льду велики, а это означает, что для удаления льда необходимо растопить только очень тонкий слой на границе раздела», — сказал Милькович.«Потребуется работа, чтобы выяснить, как мы можем покрыть изогнутые компоненты в соответствии с ITO, и выяснить, сколько энергии нам потребуется».

Исследователи надеются работать с внешними компаниями над расширением их подхода к коммерциализации.

Ссылка : Размораживание поверхностей за секунды (2019, 30 августа) получено 14 января 2021 г.