添加水凍結技術の原理

添加水凍結技術の原理

薄壁の氷晶構造を作成するための付加的な水凍結技術の原理霜防止システムを開発するための保護氷構造の厚さと透明度に対する着氷パラメータの分析と影響

概要:

過去5年間の気候変動の分析と屋外の食料生産の生産サイクルの監視は、収穫量に大きな影響を与える現象として早春の霜の発生を示しています。霜が降りると、ほとんどの場合、次のシーズンの完全な作物が失われ、属の保険でさえすべての損失をカバーするわけではありません。したがって、積極的な保護措置を適用し、食料生産のリスクを減らす必要があります。そのような保護対策の1つは、水の液体状態から固体状態への変化中にエネルギーが放出されるときの水異常の現象に基づく霜(雨)に対する保護システムです。このエネルギーは、花や若い果実の温度を0〜2°Cの範囲に維持するために使用されます。このようなプランテーションの保護中に、気温が0°Cである花や果実の上に氷の地殻が形成されます。この氷は、針の効果(理想的な絶縁体)でプランテーションを保護します。最新の保護システムは、保護された微気候内に完全に飽和した空気(相対湿度100%)を生成する技術を適用します。これにより、保護中に必要な水の量が大幅に節約され、蒸発がなくなり、薄壁の氷の結晶を維持するために必要なエネルギーが節約されます。 0°Cでの構造。技術のさらなる進歩には、現在の気象条件に応じて変動する水降雨強度を持つシステムの動作の動的モデルが必要です。この理由は、負の外気温から果物を確実に保護するために、一晩中最適な水消費量で氷(透明な氷)の結晶構造を維持する必要があるためです。氷の結晶構造に影響を与える可能性のあるパラメータは、温度、湿度、風、および液滴のサイズで滴る水の強度です。この研究の主な目的は、保護氷構造の厚さと透明度に対する水の凍結パラメータの影響を分析することです。得られた結果は、霜防止システムの高度な管理の開発と、降雨強度が変化する新しいタイプのスプリンクラーの開発の基礎となるでしょう。

 

キーワード: 

絶縁体、雨、水晶氷、潜熱、霜防止システム、水

 Qtech Zagreb Snijeg

 

以前の作品の概要:

 

雨水灌漑システムは、過去50年間、霜防止システムとして使用されてきましたが、それ自体が水とエネルギーの大規模な消費者であるため、幅広い用途で市販されていません。輸送能力とシステムを操作するために必要な電力(ポンプ)も、平均的な食品生産者にはアクセスできません。従来の霜防止システムは、平均4〜8リットル/ mを消費します2 水と主に集中的なリンゴとナシの果樹園の保護に使用されます。この理由は、長期間の作業中に大量の水を凍結すると、厚くて重い氷の層が作成され、プランテーション内に機械的な損傷が発生するためです。花や果物に機械的な損傷があり、氷の重さのために枝が割れるほどです [1]。文献の研究では、プランテーションの微気候内で相対湿度が100%の雨水システムの分析と影響は見つかりませんでした。より広いエリア(50,000 m以上)でのこのようなシステムの効率は、テクノロジーインテグレーターからの口コミで確認されました。2)別のエネルギー微気候の作成による。インテグレーターは、1〜2 lit / mの流量のシステムの効率的な運用を述べています2 水。これらのデータは、特に薄殻の氷の結晶構造が従来のシステムよりも優れた温度特性で形成されるため、詳細な研究の基礎を提供します。氷の熱伝導率は2.2W / mKであり、優れた絶縁体のカテゴリに含めることはできません。それにもかかわらず、液相と固体凝集相の間の移行点にある氷、「ウェットアイス」は0°Cであるため、熱伝達の理想的な断熱限界として機能します。保護中の説明された熱伝達は、一方では、継続的な着氷と新しい水露がある薄殻結晶氷構造の外部接触面に急激に低下する外部温度の悪影響があるということです。理想的な条件下では、凍結する氷はその厚さ全体で0°Cの温度を維持し、結晶構造に不規則性がなく、透明な状態を保ちます。氷と果実の接触面の結晶構造の下には、果実の組織が凍結しないようにする湿水膜があります。組織が凍結すると、果実の品質が変形したり失われたりします [2]。霜シミュレーションのコンピュータモデルは以前の作品で与えられています [3] そしてそれは霜防止システム管理のさらなるモデルの開発のための優れた基礎です。この論文は、プランテーションの微細な位置と形状、および気候の変化する影響に応じて、エネルギーの必要性を正確に定義しています。雨水システムの形でアクティブな霜防止を含むようにモデルを拡張することは、世界の食料生産にとって重要な進歩となるでしょう。最適な着氷条件の間に、規則的な正方形の結晶構造が作成されることが前提です。 [4]。この仮定の検証は、X線による霜からのプランテーションの保護中の氷の構造を画像化することによって証明することができます。これはこの論文で説明されています。 [5] と顕微鏡を使用して[6]、プランテーション自体の保護された微気候内の結晶構造の調査を実施できるようにするには、両方の方法を検討する必要があります。結晶化の結果が期待される場合、イジングモデルは、次の論文で説明されている、水の凍結による3D印刷の積層造形への応用に使用できます。 [7]。違いは、3D条件では、乾燥した大気条件を使用して着氷構造を制御したのに対し、この研究では、実験室のセットアップの相対湿度100%での着氷のシミュレーションをシミュレートしたことです。結論として、氷の結晶構造は、霜防止システムだけでなく、他の技術的用途にも大きな影響を及ぼします。霜防止システムの実際の状態からコピーされたパラメータを使用してターゲットを絞った水の凍結と結晶構造の形成を証明することは、重要な科学的進歩となるでしょう。

 

ResearchGateのIvanJovic

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