Expérience et page

Voir tous les résultats (0)
Principes de la technologie de congélation de l'eau additive

Principes de la technologie de congélation de l'eau additive pour créer des structures de cristaux de glace à parois minces Analyse et influence des paramètres de givrage sur l'épaisseur et la transparence de la structure de glace de protection dans le but de développer des systèmes de protection contre le gel

Résumé:

L'analyse du changement climatique et le suivi du cycle de production de la production alimentaire en plein air au cours des 5 dernières années indiquent l'apparition de gelées printanières précoces comme un phénomène qui affecte considérablement le rendement. L'apparition du gel entraîne principalement la perte de la récolte complète pour la saison à venir, et même l'assurance du genre ne couvre pas toutes les pertes. Par conséquent, il est nécessaire d'appliquer des mesures de protection actives et de réduire le risque de production alimentaire. L'une de ces mesures de protection est le système de protection contre le gel (pluie), qui est basé sur le phénomène d'anomalie de l'eau, lorsque de l'énergie est libérée lors du passage de l'état liquide à l'état solide de l'eau. Cette énergie est utilisée pour maintenir la température de la fleur et des jeunes fruits dans la plage de 0 à 2°C. Lors d'une telle protection des plantations, une croûte de glace se forme sur la fleur et le fruit, dont la température est de 0°C. Cette glace protège la plantation avec un effet d'aiguille (isolant idéal). Les systèmes de protection modernes appliquent la technologie de création d'air entièrement saturé (100 % d'humidité relative) dans le microclimat protégé, ce qui se traduit par des économies importantes dans la quantité d'eau requise pendant la protection, éliminant ainsi l'évaporation et économisant l'énergie nécessaire pour maintenir les cristaux de glace à paroi mince structures à 0 ° C D'autres avancées technologiques nécessitent un modèle dynamique de fonctionnement des systèmes avec une intensité variable des précipitations d'eau en fonction des conditions météorologiques actuelles. La raison en est la nécessité de maintenir la structure cristalline de la glace (glace transparente) avec une consommation d'eau optimale tout au long de la nuit pour assurer la protection du fruit des températures extérieures négatives. Les paramètres qui pourraient affecter la structure cristalline de la glace sont la température, l'humidité, le vent et l'intensité des gouttes d'eau avec la taille des gouttelettes. L'objectif principal de cette recherche est d'analyser l'influence des paramètres de congélation de l'eau sur l'épaisseur et la transparence de la structure de glace protectrice. Les résultats obtenus serviraient de base pour le développement d'un système de gestion avancée de protection contre le gel et le développement de nouveaux types d'arroseurs à intensité variable des précipitations.

 

Mots clés: 

isolant, pluie, glace cristalline, chaleur latente, système antigel, eau

 Qtech Zagreb Snijeg

 

Aperçu des travaux antérieurs :

 

Les systèmes d'irrigation à l'eau de pluie sont utilisés depuis 50 ans en tant que systèmes de protection contre le gel, mais n'ont pas été disponibles dans le commerce pour une application plus large car ils sont eux-mêmes de gros consommateurs d'eau et d'énergie. Les capacités de transport et la puissance nécessaire au fonctionnement du système (pompe) sont également inaccessibles au producteur alimentaire moyen. Les systèmes antigel classiques consomment en moyenne 4 à 8 litres/m2 l'eau et sont principalement utilisés pour la protection des vergers intensifs de pommiers et de poiriers. La raison en est qu'en gelant une grande quantité d'eau pendant une période de travail plus longue, une couche de glace épaisse et lourde se crée, ce qui provoque des dommages mécaniques à l'intérieur des plantations. Il y a des dommages mécaniques aux fleurs et aux fruits et même des fissures des branches en raison du poids de la glace [1]. Une étude de la littérature n'a pas trouvé l'analyse et l'impact des systèmes d'eau de pluie à 100% d'humidité relative dans le microclimat des plantations. L'efficacité d'un tel système sur de plus grandes surfaces (au-dessus de 50 000 m) a été confirmée par le bouche à oreille de l'intégrateur technologique2) en raison de la création d'un microclimat énergétique distinct. Les intégrateurs déclarent un fonctionnement efficace des systèmes avec des débits de 1 à 2 lit/m2 l'eau. Ces données fournissent une base pour des recherches détaillées, d'autant plus que les structures de cristaux de glace à coque mince sont formées avec de meilleures propriétés de température que dans les systèmes conventionnels. La conductivité thermique de la glace est de 2,2 W/mK et ne peut être incluse dans la catégorie des bons isolants. Malgré cela, la glace qui se trouve au point de transition entre la phase d'agrégat liquide et solide, la "glace humide" est à 0 ° C et fonctionne donc comme une limite d'isolation idéale pour le transfert de chaleur. Le transfert de chaleur décrit pendant la protection serait que d'une part il y a un impact négatif de la température externe qui tombe brusquement sur la surface de contact externe de la structure de glace cristalline à coque mince où il y a un givrage continu et une nouvelle rosée d'eau. Dans des conditions idéales, la glace qui gèle maintient une température de 0°C sur toute son épaisseur et reste limpide sans aucune irrégularité dans la structure cristalline. Sous la structure cristalline sur la surface de contact entre la glace et le fruit se trouve un film d'eau humide qui garantit que le tissu du fruit ne gèle pas. Toute congélation des tissus entraîne une déformation ou une perte de qualité du fruit [2]. Un modèle informatique pour simuler l'apparition du gel est donné dans des travaux antérieurs [3] et c'est une excellente base pour le développement d'un autre modèle de gestion du système de protection contre le gel. Le document définit précisément le besoin en énergie en fonction de la micro-localisation et de la forme des plantations et de l'influence changeante du climat. Étendre le modèle pour inclure une protection active contre le gel sous la forme d'un système d'eau de pluie serait une avancée significative pour la production alimentaire mondiale. L'hypothèse est que pendant des conditions de givrage optimales, une structure cristalline carrée régulière est créée [4]. La vérification de cette hypothèse peut être prouvée par l'imagerie des structures de glace lors de la protection des plantations contre le gel par rayons X, ce qui est expliqué dans cet article. [5] et à l'aide d'un microscope [6], les deux méthodes doivent être envisagées afin de pouvoir mener une étude de la structure cristalline dans le microclimat protégé de la plantation elle-même. Si les résultats de cristallisation sont attendus, le modèle de givrage pourrait être utilisé pour une application dans la technologie additive de l'impression 3D par congélation d'eau, ce qui est expliqué dans l'article suivant [7]. La différence est que les conditions 3D ont utilisé des conditions d'atmosphère sèche pour contrôler la structure de givrage, tandis que dans cette étude, la simulation de givrage à 100 % d'humidité relative de la configuration du laboratoire a été simulée. En conclusion, la structure cristalline de la glace a un impact significatif dans les systèmes de protection contre le gel ainsi que pour d'autres applications techniques. Une congélation ciblée de l'eau avec des paramètres calqués sur les conditions réelles du système de protection contre le gel et prouvant la formation d'une structure cristalline serait une percée scientifique significative.

 

FPS tornado